Un nuovo metodo può proteggere gli organi durante le operazioni al cuore e all'aorta

Un nuovo metodo può proteggere gli organi durante le operazioni al cuore e all'aorta

I ricercatori guidati da Hidetoshi Masumoto e Genshiro Sunagawa del RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) in Giappone hanno sviluppato un nuovo metodo per proteggere gli organi durante le operazioni cardiache e aortiche quando è necessario bloccare la circolazione sanguigna. Invece di fare affidamento sulle temperature fredde per indurre l’ipometabolismo e ridurre la domanda di ossigeno, la tecnica funziona stimolando i neuroni Q nel cervello, che rallentano il metabolismo fino a uno stato simile all’ibernazione. In questo studio dimostrativo, la procedura ha protetto i reni dei topi dai danni causati dalla privazione di ossigeno ed ha evitato effetti collaterali dannosi associati all’ipotermia prolungata. I risultati potrebbero portare a nuovi modi per eseguire operazioni simili sugli esseri umani.

Alcuni tipi di interventi chirurgici al cuore e all’aorta richiedono che i medici interrompano la circolazione sanguigna mentre lavorano per riparare l’aorta. Negli ultimi 50 anni, questo tipo di intervento chirurgico è stato eseguito dopo aver utilizzato il freddo per indurre un'ipotermia profonda, che rallenta il metabolismo del corpo in modo che gli organi possano sopravvivere con pochissimo ossigeno. Sebbene sia efficace nel proteggere organi come i reni, riduce anche la coagulazione del sangue, portando a sanguinamenti eccessivi e alla necessità di trasfusioni di sangue.

Masumoto e il suo team del RIKEN BDR hanno cercato modi per rallentare il metabolismo senza innescare l'ipotermia. Sappiamo che molti animali – come gli orsi e gli scoiattoli – possono andare in letargo e, nonostante il loro metabolismo estremamente lento durante il letargo, sono sani quando si svegliano. Tuttavia, come la maggior parte degli animali, gli esseri umani non vanno in letargo. Questa fu la fine della storia fino a diversi anni fa, quando il gruppo di Sunagawa scoprì un modo per mettere i topi in uno stato di ibernazione, animali che normalmente non vanno in letargo.

Se riusciamo a indurli, ci sono molte opportunità di utilizzare stati simili all’ibernazione nella medicina cardiovascolare, nella medicina della rianimazione o in altri casi in cui la protezione degli organi attraverso l’ipotermia è inadeguata o inappropriata”.

Genshiro Sunagawa, Centro RIKEN per la ricerca sulla dinamica dei biosistemi

Ma prima occorre verificare l’efficacia della tecnica nei modelli animali. Il nuovo studio rappresenta la prima implementazione clinica della tecnica e ne ha testato l’efficacia utilizzando un modello murino di chirurgia aortica che richiedeva arresto cardiaco. Precedenti studi del team hanno dimostrato che l'ipometabolismo a livello di ibernazione potrebbe essere raggiunto attivando neuroni speciali nell'ipotalamo del cervello, chiamati neuroni Q. La biotecnologia chemogenetica ha permesso ai ricercatori di innescare l'attivazione di questi neuroni specifici con un'iniezione. Hanno confrontato quattro gruppi di topi modello che differivano nel fatto che le temperature fredde fossero utilizzate o meno per indurre l’ipometabolismo e se i neuroni Q fossero attivati ​​o meno.

Il danno renale e la funzionalità renale sono stati valutati in base alle concentrazioni di biomarcatori nel sangue. L'analisi ha dimostrato che l'ipometabolismo indotto dai neuroni Q a temperature normali era protettivo per i reni quanto quello indotto dall'ipotermia. "Con questi risultati, ora sappiamo che i neuroni Q possono utilizzare stati di ibernazione indotti per proteggere gli organi", afferma Masumoto.

L'obiettivo finale della ricerca di Masumoto e Sunagawa è rallentare il metabolismo delle persone durante un intervento chirurgico al cuore o per altri motivi medici utilizzando una variazione di questa tecnica. Tuttavia, poiché i neuroni Q non possono essere attivati ​​in modo così selettivo negli esseri umani come nei topi creati sperimentalmente, il team sta ora cercando modi per proteggere gli organi a valle del cervello. "L'attivazione dei neuroni Q innesca una sequenza di eventi biologici che consente agli organi di esistere in uno stato ipometabolico per giorni", spiega Sunagawa. “Una volta che sappiamo esattamente quali sono questi eventi, siamo fiduciosi di poterli indurre farmacologicamente nel corpo senza prima attivare i neuroni Q”.

Lo studio è stato pubblicato il 7 novembre su JTCVS Open.

Fonte:

RIKEN

Riferimento:

Shoichi Kyo., et al. (2022) L’ipometabolismo indotto dai neuroni Q migliora il danno renale acuto in un modello murino che imita la chirurgia cardiovascolare che richiede arresto cardiaco. JTCVS è stato aperto. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

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