Nova metoda može zaštititi organe tijekom operacija srca i aorte

Nova metoda može zaštititi organe tijekom operacija srca i aorte

Istraživači predvođeni Hidetoshijem Masumotom i Genshirom Sunagawom iz RIKEN centra za istraživanje dinamike biosustava (BDR) u Japanu razvili su novu metodu za zaštitu organa tijekom operacija srca i aorte kada je potrebno blokirati cirkulaciju krvi. Umjesto da se oslanja na niske temperature kako bi izazvali hipometabolizam i smanjili potražnju za kisikom, tehnika djeluje stimulirajući Q neurone u mozgu, koji usporavaju metabolizam do stanja nalik hibernaciji. U ovoj studiji dokaza koncepta, postupak je zaštitio mišje bubrege od oštećenja uzrokovanih nedostatkom kisika i izbjegao štetne nuspojave povezane s produljenom hipotermijom. Otkrića bi mogla dovesti do novih načina izvođenja sličnih operacija na ljudima.

Neke vrste operacija srca i aorte zahtijevaju od liječnika da prekinu cirkulaciju krvi dok rade na popravku aorte. Posljednjih 50 godina ova vrsta operacije izvodi se nakon korištenja niskih temperatura za izazivanje duboke hipotermije, koja usporava tjelesni metabolizam tako da organi mogu preživjeti s vrlo malo kisika. Iako je učinkovit u zaštiti organa kao što su bubrezi, također smanjuje zgrušavanje krvi, što dovodi do prekomjernog krvarenja i potrebe za transfuzijom krvi.

Masumoto i njegov tim u RIKEN BDR-u tražili su načine za usporavanje metabolizma bez izazivanja hipotermije. Znamo da mnoge životinje - poput medvjeda i vjeverica - mogu hibernirati i, unatoč iznimno sporom metabolizmu tijekom hibernacije, zdrave su kad se probude. Međutim, kao i većina životinja, ljudi ne spavaju zimski san. To je bio kraj priče sve do prije nekoliko godina kada je Sunagawina grupa otkrila način da stavi miševe u stanje hibernacije - životinje koje inače ne spavaju zimski san.

Ako ih možemo potaknuti, postoji mnogo mogućnosti za korištenje stanja sličnih hibernaciji u kardiovaskularnoj medicini, medicini oživljavanja ili drugim slučajevima gdje je zaštita organa putem hipotermije neadekvatna ili neprikladna.”

Genshiro Sunagawa, RIKEN centar za istraživanje dinamike biosustava

Ali najprije se učinkovitost tehnike mora provjeriti na životinjskim modelima. Nova studija je prva klinička implementacija tehnike i testirala je njenu učinkovitost koristeći mišji model operacije aorte koja je zahtijevala srčani zastoj. Prethodne studije tima pokazale su da se hipometabolizam na razini hibernacije može postići aktiviranjem posebnih neurona u hipotalamusu mozga, zvanih Q neuroni. Kemogenetska biotehnologija omogućila je istraživačima da potaknu aktivaciju ovih specifičnih neurona injekcijom. Usporedili su četiri skupine modelnih miševa koje su se razlikovale po tome jesu li niske temperature korištene za induciranje hipometabolizma i jesu li Q neuroni aktivirani ili ne.

Oštećenje bubrega i funkcija bubrega procijenjeni su na temelju koncentracije biomarkera u krvi. Analiza je pokazala da hipometabolizam izazvan Q neuronima pri normalnim temperaturama štiti bubrege kao i onaj izazvan hipotermijom. "S ovim rezultatima sada znamo da Q neuroni mogu koristiti inducirana stanja slična hibernaciji za zaštitu organa", kaže Masumoto.

Konačni cilj istraživanja Masumota i Sunagawe je usporiti metabolizam ljudi tijekom operacije srca ili drugih medicinskih razloga korištenjem varijacije ove tehnike. Međutim, budući da se Q neuroni ne mogu aktivirati tako selektivno kod ljudi kao što je to slučaj kod eksperimentalno stvorenih miševa, tim sada traži načine da zaštiti organe nizvodno od mozga. "Aktivacija Q neurona pokreće slijed bioloških događaja koji omogućavaju organima da danima postoje u hipometaboličkom stanju", objašnjava Sunagawa. "Kad točno znamo koji su to događaji, uvjereni smo da ih možemo farmakološki inducirati u tijelu bez prethodnog aktiviranja Q neurona."

Studija je objavljena 7. studenog u JTCVS Openu.

Izvor:

RIKEN

Referenca:

Shoichi Kyo., et al. (2022.) Hipometabolizam izazvan Q neuronom ublažava akutnu ozljedu bubrega u mišjem modelu oponašajući kardiovaskularnu operaciju koja zahtijeva srčani zastoj. Otvoren je JTCVS. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

.