Νέα μέθοδος μπορεί να προστατεύσει τα όργανα κατά τις επεμβάσεις καρδιάς και αορτής

Νέα μέθοδος μπορεί να προστατεύσει τα όργανα κατά τις επεμβάσεις καρδιάς και αορτής

Ερευνητές με επικεφαλής τον Hidetoshi Masumoto και τον Genshiro Sunagawa στο RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) στην Ιαπωνία ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για την προστασία των οργάνων κατά τη διάρκεια επεμβάσεων καρδιάς και αορτής όταν η κυκλοφορία του αίματος πρέπει να αποκλειστεί. Αντί να βασίζεται σε χαμηλές θερμοκρασίες για την πρόκληση υπομεταβολισμού και τη μείωση της ζήτησης οξυγόνου, η τεχνική λειτουργεί διεγείροντας τους νευρώνες Q στον εγκέφαλο, οι οποίοι επιβραδύνουν τον μεταβολισμό σε κατάσταση αδρανοποίησης. Σε αυτή τη μελέτη απόδειξης της ιδέας, η διαδικασία προστάτευσε τους νεφρούς του ποντικιού από βλάβες που προκαλούνται από στέρηση οξυγόνου και απέφυγε τις επιβλαβείς παρενέργειες που σχετίζονται με παρατεταμένη υποθερμία. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους τρόπους για την εκτέλεση παρόμοιων επεμβάσεων σε ανθρώπους.

Ορισμένοι τύποι χειρουργικών επεμβάσεων καρδιάς και αορτής απαιτούν από τους γιατρούς να διακόπτουν την κυκλοφορία του αίματος ενώ εργάζονται για την αποκατάσταση της αορτής. Τα τελευταία 50 χρόνια, αυτός ο τύπος χειρουργικής επέμβασης εκτελείται μετά από χρήση χαμηλών θερμοκρασιών για την πρόκληση βαθιάς υποθερμίας, η οποία επιβραδύνει τον μεταβολισμό του σώματος, έτσι ώστε τα όργανα να μπορούν να επιβιώσουν με πολύ λίγο οξυγόνο. Ενώ αυτό είναι αποτελεσματικό στην προστασία οργάνων όπως τα νεφρά, μειώνει επίσης την πήξη του αίματος, οδηγώντας σε υπερβολική αιμορραγία και την ανάγκη για μεταγγίσεις αίματος.

Ο Masumoto και η ομάδα του στο RIKEN BDR αναζήτησαν τρόπους να επιβραδύνουν τον μεταβολισμό χωρίς να προκαλούν υποθερμία. Γνωρίζουμε ότι πολλά ζώα -όπως οι αρκούδες και οι σκίουροι- μπορούν να πέφτουν σε χειμερία νάρκη και, παρά τον εξαιρετικά αργό μεταβολισμό τους κατά τη χειμερία νάρκη, είναι υγιή όταν ξυπνούν. Ωστόσο, όπως τα περισσότερα ζώα, οι άνθρωποι δεν πέφτουν σε χειμερία νάρκη. Αυτό ήταν το τέλος της ιστορίας μέχρι πριν από αρκετά χρόνια, όταν η ομάδα του Sunagawa ανακάλυψε έναν τρόπο να βάλει τα ποντίκια σε κατάσταση χειμερίας νάρκη - ζώα που συνήθως δεν πέφτουν σε χειμερία νάρκη.

Εάν μπορούμε να τις προκαλέσουμε, υπάρχουν πολλές ευκαιρίες να χρησιμοποιήσουμε καταστάσεις που μοιάζουν με χειμερία νάρκη στην καρδιαγγειακή ιατρική, την ιατρική αναζωογόνησης ή άλλες περιπτώσεις όπου η προστασία οργάνων μέσω υποθερμίας είναι ανεπαρκής ή ακατάλληλη».

Genshiro Sunagawa, RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research

Αλλά πρώτα η αποτελεσματικότητα της τεχνικής πρέπει να επαληθευτεί σε ζωικά μοντέλα. Η νέα μελέτη είναι η πρώτη κλινική εφαρμογή της τεχνικής και δοκίμασε την αποτελεσματικότητά της χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο χειρουργικής αορτής σε ποντίκι που απαιτεί καρδιακή ανακοπή. Οι προηγούμενες μελέτες της ομάδας έδειξαν ότι ο υπομεταβολισμός σε επίπεδο αδρανοποίησης θα μπορούσε να επιτευχθεί με την ενεργοποίηση ειδικών νευρώνων στον υποθάλαμο του εγκεφάλου, που ονομάζονται νευρώνες Q. Η χημειογενετική βιοτεχνολογία επέτρεψε στους ερευνητές να ενεργοποιήσουν την ενεργοποίηση αυτών των συγκεκριμένων νευρώνων με μια ένεση. Συνέκριναν τέσσερις ομάδες μοντέλων ποντικών που διέφεραν ως προς το εάν χρησιμοποιήθηκαν ή όχι χαμηλές θερμοκρασίες για την πρόκληση υπομεταβολισμού και εάν ενεργοποιήθηκαν ή όχι οι νευρώνες Q.

Η νεφρική βλάβη και η νεφρική λειτουργία αξιολογήθηκαν με βάση τις συγκεντρώσεις των βιοδεικτών στο αίμα. Η ανάλυση έδειξε ότι ο υπομεταβολισμός που προκαλείται από τους νευρώνες Q σε κανονικές θερμοκρασίες ήταν εξίσου προστατευτικός για τα νεφρά με εκείνον που προκαλείται από την υποθερμία. "Με αυτά τα αποτελέσματα, γνωρίζουμε τώρα ότι οι νευρώνες Q μπορούν να χρησιμοποιήσουν καταστάσεις που μοιάζουν με επαγόμενη αδρανοποίηση για να προστατεύσουν τα όργανα", λέει ο Masumoto.

Ο απώτερος στόχος της έρευνας των Masumoto και Sunagawa είναι να επιβραδύνουν τον μεταβολισμό των ανθρώπων κατά τη διάρκεια χειρουργικής επέμβασης καρδιάς ή άλλων ιατρικών λόγων χρησιμοποιώντας μια παραλλαγή αυτής της τεχνικής. Ωστόσο, δεδομένου ότι οι νευρώνες Q δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν τόσο επιλεκτικά στους ανθρώπους όσο σε πειραματικά δημιουργημένα ποντίκια, η ομάδα ψάχνει τώρα τρόπους για να προστατεύσει τα όργανα κατάντη του εγκεφάλου. «Η ενεργοποίηση των νευρώνων Q πυροδοτεί μια ακολουθία βιολογικών γεγονότων που επιτρέπει στα όργανα να υπάρχουν σε υπομεταβολική κατάσταση για μέρες», εξηγεί ο Sunagawa. «Αφού μάθουμε ακριβώς ποια είναι αυτά τα συμβάντα, είμαστε σίγουροι ότι μπορούμε να τα προκαλέσουμε φαρμακολογικά στο σώμα χωρίς να ενεργοποιήσουμε πρώτα τους νευρώνες Q».

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 7 Νοεμβρίου στο JTCVS Open.

Πηγή:

RIKEN

Αναφορά:

Shoichi Kyo., et al. (2022) Ο υπομεταβολισμός που προκαλείται από νευρώνες Q βελτιώνει την οξεία νεφρική βλάβη σε ένα μοντέλο ποντικού που μιμείται την καρδιαγγειακή χειρουργική επέμβαση που απαιτεί καρδιακή ανακοπή. Το JTCVS άνοιξε. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

.