Uusi menetelmä voi suojata elimiä sydän- ja aorttaleikkausten aikana

Uusi menetelmä voi suojata elimiä sydän- ja aorttaleikkausten aikana

Hidetoshi Masumoton ja Genshiro Sunagawan johtamat tutkijat RIKEN Center for Biosystems Dynamics Researchissa (BDR) Japanissa ovat kehittäneet uuden menetelmän suojella elimiä sydän- ja aorttaleikkausten aikana, kun verenkierto on estettävä. Sen sijaan, että luottaisimme kylmiin lämpötiloihin hypometabolian indusoimiseksi ja hapentarpeen vähentämiseksi, tekniikka toimii stimuloimalla aivojen Q-hermosoluja, jotka hidastavat aineenvaihduntaa lepotilan kaltaiseen tilaan. Tässä proof-of-concept-tutkimuksessa toimenpide suojeli hiiren munuaisia ​​hapenpuutteen aiheuttamilta vaurioilta ja vältti pitkäaikaiseen hypotermiaan liittyvät haitalliset sivuvaikutukset. Löydökset voivat johtaa uusiin tapoihin suorittaa samanlaisia ​​​​toimenpiteitä ihmisillä.

Jotkut sydän- ja aorttaleikkaukset vaativat lääkäreitä katkaisemaan verenkierron, kun he työskentelevät aortan korjaamiseksi. Viimeisen 50 vuoden ajan tämän tyyppisiä leikkauksia on tehty sen jälkeen, kun kylmiä lämpötiloja on käytetty syvän hypotermian aikaansaamiseksi, mikä hidastaa kehon aineenvaihduntaa niin, että elimet voivat selviytyä hyvin pienellä hapen määrällä. Vaikka tämä suojaa tehokkaasti elimiä, kuten munuaisia, se vähentää myös veren hyytymistä, mikä johtaa liialliseen verenvuotoon ja verensiirtojen tarpeeseen.

Masumoto ja hänen tiiminsä RIKEN BDR:stä etsivät tapoja hidastaa aineenvaihduntaa laukaisematta hypotermiaa. Tiedämme, että monet eläimet - kuten karhut ja oravat - voivat nukkua talviunissa ja huolimatta niiden erittäin hitaasta aineenvaihdunnasta talvehtimisen aikana, ne ovat terveitä herääessään. Kuten useimmat eläimet, ihmiset eivät kuitenkaan nuku talviunta. Tarina päättyi tähän, kunnes useita vuosia sitten Sunagawan ryhmä löysi tavan saada hiiret lepotilaan - eläimet, jotka eivät tavallisesti nuku.

Jos voimme saada ne aikaan, on monia mahdollisuuksia käyttää lepotilan kaltaisia ​​tiloja sydän- ja verisuonilääkkeissä, elvytyslääketieteessä tai muissa tapauksissa, joissa elinten suojaus hypotermian kautta on riittämätöntä tai sopimatonta."

Genshiro Sunagawa, RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research

Mutta ensin tekniikan tehokkuus on varmistettava eläinmalleilla. Uusi tutkimus on tekniikan ensimmäinen kliininen toteutus, ja sen tehokkuutta testattiin käyttämällä aorttaleikkauksen hiirimallia, joka vaatii sydämenpysähdyksen. Ryhmän aiemmat tutkimukset osoittivat, että lepotilan tason hypometabolia voidaan saavuttaa aktivoimalla aivojen hypotalamuksessa olevia erityisiä hermosoluja, joita kutsutaan Q-hermosoluiksi. Kemogeneettinen biotekniikka antoi tutkijoille mahdollisuuden aktivoida nämä erityiset neuronit injektiolla. He vertasivat neljää mallihiiriryhmää, jotka erosivat toisistaan ​​sen suhteen, käytettiinkö kylmiä lämpötiloja hypometabolian indusoimiseen ja onko Q-hermosoluja aktivoitu vai ei.

Munuaisvaurioita ja munuaisten toimintaa arvioitiin veren biomarkkeripitoisuuksien perusteella. Analyysi osoitti, että Q-neuronien aiheuttama hypometabolia normaaleissa lämpötiloissa oli yhtä suojaava munuaisille kuin hypotermian indusoima. "Näiden tulosten perusteella tiedämme nyt, että Q-neuronit voivat käyttää indusoituja lepotilan kaltaisia ​​tiloja elinten suojaamiseen", Masumoto sanoo.

Masumoton ja Sunagawan tutkimuksen perimmäisenä tavoitteena on hidastaa ihmisten aineenvaihduntaa sydänleikkauksen tai muiden lääketieteellisten syiden aikana käyttämällä tämän tekniikan muunnelmaa. Koska Q-neuroneja ei kuitenkaan voida aktivoida yhtä selektiivisesti ihmisillä kuin kokeellisesti luoduilla hiirillä, tiimi etsii nyt tapoja suojella aivojen alavirtaan olevia elimiä. "Q-neuronien aktivointi laukaisee biologisten tapahtumien sarjan, joka sallii elinten olemassaolon hypometabolisessa tilassa päiviä", Sunagawa selittää. "Kun tiedämme tarkalleen, mitä nämä tapahtumat ovat, olemme varmoja, että voimme indusoida ne farmakologisesti kehossa aktivoimatta ensin Q-hermosoluja."

Tutkimus julkaistiin 7. marraskuuta JTCVS Openissa.

Lähde:

RIKEN

Viite:

Shoichi Kyo, et ai. (2022) Q-neuronien aiheuttama hypometabolismi parantaa akuuttia munuaisvauriota hiirimallissa, joka matkii sydänpysähdystä vaativaa sydän- ja verisuonikirurgiaa. JTCVS avattiin. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

.