Ny metode kan beskytte organer under hjerte- og aortaoperationer

Ny metode kan beskytte organer under hjerte- og aortaoperationer

Forskere ledet af Hidetoshi Masumoto og Genshiro Sunagawa ved RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) i Japan har udviklet en ny metode til at beskytte organer under hjerte- og aortaoperationer, når blodcirkulationen skal blokeres. I stedet for at stole på kolde temperaturer for at inducere hypometabolisme og reducere iltbehovet, virker teknikken ved at stimulere Q-neuroner i hjernen, som bremser stofskiftet til en dvale-lignende tilstand. I denne proof-of-concept-undersøgelse beskyttede proceduren musens nyrer mod skader forårsaget af iltmangel og undgik skadelige bivirkninger forbundet med langvarig hypotermi. Resultaterne kan føre til nye måder at udføre lignende operationer på mennesker.

Nogle typer hjerte- og aortaoperationer kræver, at læger afbryder blodcirkulationen, mens de arbejder på at reparere aorta. I de sidste 50 år er denne type operation blevet udført efter at have brugt kolde temperaturer til at fremkalde dyb hypotermi, som bremser kroppens stofskifte, så organer kan overleve med meget lidt ilt. Selvom dette er effektivt til at beskytte organer såsom nyrerne, reducerer det også blodpropper, hvilket fører til overdreven blødning og behovet for blodtransfusioner.

Masumoto og hans team på RIKEN BDR ledte efter måder at bremse stofskiftet uden at udløse hypotermi. Vi ved, at mange dyr - såsom bjørne og egern - kan gå i dvale, og på trods af deres ekstremt langsomme stofskifte under dvale er de raske, når de vågner. Men som de fleste dyr går mennesker ikke i dvale. Det var slutningen på historien, indtil for flere år siden, da Sunagawas gruppe opdagede en måde at sætte mus i en dvaletilstand - dyr, der normalt ikke går i dvale.

Hvis vi kan fremkalde dem, er der mange muligheder for at bruge dvale-lignende tilstande i kardiovaskulær medicin, genoplivningsmedicin eller andre tilfælde, hvor organbeskyttelse gennem hypotermi er utilstrækkelig eller uhensigtsmæssig."

Genshiro Sunagawa, RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research

Men først skal effektiviteten af ​​teknikken verificeres i dyremodeller. Det nye studie er den første kliniske implementering af teknikken og testede dens effektivitet ved hjælp af en musemodel for aortakirurgi, der kræver hjertestop. Holdets tidligere undersøgelser viste, at hypometabolisme på dvaleniveau kunne opnås ved at aktivere specielle neuroner i hjernens hypothalamus, kaldet Q-neuroner. Kemogenetisk bioteknologi gjorde det muligt for forskere at udløse aktiveringen af ​​disse specifikke neuroner med en injektion. De sammenlignede fire grupper af modelmus, der var forskellige med hensyn til, om kolde temperaturer blev brugt til at inducere hypometabolisme, og hvorvidt Q-neuroner blev aktiveret eller ej.

Nyreskade og nyrefunktion blev vurderet ud fra koncentrationerne af biomarkører i blodet. Analysen viste, at hypometabolisme induceret af Q-neuroner ved normale temperaturer var lige så beskyttende for nyrerne som det, der induceredes af hypotermi. "Med disse resultater ved vi nu, at Q-neuroner kan bruge inducerede dvale-lignende tilstande til at beskytte organer," siger Masumoto.

Det ultimative mål med Masumoto og Sunagawas forskning er at bremse folks stofskifte under hjerteoperationer eller andre medicinske årsager ved at bruge en variation af denne teknik. Men da Q-neuroner ikke kan aktiveres så selektivt hos mennesker, som de er i eksperimentelt skabte mus, leder holdet nu efter måder at beskytte organerne nedstrøms for hjernen. "Aktivering af Q-neuroner udløser en sekvens af biologiske begivenheder, der tillader organer at eksistere i en hypometabolisk tilstand i dagevis," forklarer Sunagawa. "Når vi ved præcis, hvad disse hændelser er, er vi sikre på, at vi kan inducere dem farmakologisk i kroppen uden først at aktivere Q-neuronerne."

Undersøgelsen blev offentliggjort den 7. november i JTCVS Open.

Kilde:

RIKEN

Reference:

Shoichi Kyo., et al. (2022) Q-neuron-induceret hypometabolisme forbedrer akut nyreskade i en musemodel, der efterligner kardiovaskulær kirurgi, der kræver hjertestop. JTCVS åbnede. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

.