Ny metode kan beskytte organer under hjerte- og aortaoperasjoner

Ny metode kan beskytte organer under hjerte- og aortaoperasjoner

Forskere ledet av Hidetoshi Masumoto og Genshiro Sunagawa ved RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) i Japan har utviklet en ny metode for å beskytte organer under hjerte- og aortaoperasjoner når blodsirkulasjonen må blokkeres. I stedet for å stole på kalde temperaturer for å indusere hypometabolisme og redusere oksygenbehov, fungerer teknikken ved å stimulere Q-nevroner i hjernen, som bremser metabolismen til en dvale-lignende tilstand. I denne proof-of-concept-studien beskyttet prosedyren musenyrene mot skade forårsaket av oksygenmangel og unngikk skadelige bivirkninger forbundet med langvarig hypotermi. Funnene kan føre til nye måter å utføre lignende operasjoner på mennesker.

Noen typer hjerte- og aortaoperasjoner krever at leger stenger blodsirkulasjonen mens de jobber med å reparere aorta. De siste 50 årene har denne typen kirurgi blitt utført etter å ha brukt kalde temperaturer for å indusere dyp hypotermi, som bremser kroppens metabolisme slik at organer kan overleve med svært lite oksygen. Selv om dette er effektivt for å beskytte organer som nyrene, reduserer det også blodpropp, noe som fører til overdreven blødning og behov for blodoverføringer.

Masumoto og teamet hans ved RIKEN BDR så etter måter å bremse metabolismen uten å utløse hypotermi. Vi vet at mange dyr – som bjørn og ekorn – kan gå i dvale, og til tross for ekstremt langsomme stoffskifte under dvalemodus, er de friske når de våkner. Men som de fleste dyr går ikke mennesker i dvale. Det var slutten på historien inntil for flere år siden da Sunagawas gruppe oppdaget en måte å sette mus i dvaletilstand - dyr som normalt ikke går i dvale.

Hvis vi kan indusere dem, er det mange muligheter til å bruke dvale-lignende tilstander i kardiovaskulær medisin, gjenopplivningsmedisin eller andre tilfeller der organbeskyttelse gjennom hypotermi er utilstrekkelig eller upassende.»

Genshiro Sunagawa, RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research

Men først må effektiviteten av teknikken verifiseres i dyremodeller. Den nye studien er den første kliniske implementeringen av teknikken og testet dens effektivitet ved å bruke en musemodell for aortakirurgi som krever hjertestans. Teamets tidligere studier viste at hypometabolisme på dvalenivå kunne oppnås ved å aktivere spesielle nevroner i hjernens hypothalamus, kalt Q-nevroner. Kjemogenetisk bioteknologi tillot forskere å utløse aktiveringen av disse spesifikke nevronene med en injeksjon. De sammenlignet fire grupper av modellmus som var forskjellig i hvorvidt kalde temperaturer ble brukt til å indusere hypometabolisme og hvorvidt Q-nevroner ble aktivert eller ikke.

Nyreskade og nyrefunksjon ble vurdert basert på konsentrasjoner av biomarkører i blodet. Analysen viste at hypometabolisme indusert av Q-nevroner ved normale temperaturer var like beskyttende for nyrene som det indusert av hypotermi. "Med disse resultatene vet vi nå at Q-nevroner kan bruke induserte dvale-lignende tilstander for å beskytte organer," sier Masumoto.

Det endelige målet med Masumoto og Sunagawas forskning er å bremse folks metabolisme under hjertekirurgi eller andre medisinske årsaker ved å bruke en variant av denne teknikken. Men siden Q-nevroner ikke kan aktiveres like selektivt hos mennesker som de er i eksperimentelt skapte mus, leter teamet nå etter måter å beskytte organene nedstrøms hjernen på. "Aktivering av Q-nevroner utløser en sekvens av biologiske hendelser som lar organer eksistere i en hypometabolsk tilstand i flere dager," forklarer Sunagawa. "Når vi vet nøyaktig hva disse hendelsene er, er vi sikre på at vi kan indusere dem farmakologisk i kroppen uten først å aktivere Q-nevronene."

Studien ble publisert 7. november i JTCVS Open.

Kilde:

RIKEN

Referanse:

Shoichi Kyo., et al. (2022) Q-nevronindusert hypometabolisme forbedrer akutt nyreskade i en musemodell som etterligner kardiovaskulær kirurgi som krever hjertestans. JTCVS åpnet. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

.