Noua metodă poate proteja organele în timpul operațiilor cardiace și aortice

Noua metodă poate proteja organele în timpul operațiilor cardiace și aortice

Cercetătorii conduși de Hidetoshi Masumoto și Genshiro Sunagawa de la Centrul RIKEN pentru Cercetarea dinamică a biosistemelor (BDR) din Japonia au dezvoltat o nouă metodă pentru a proteja organele în timpul operațiilor cardiace și aortice atunci când circulația sângelui trebuie blocată. În loc să se bazeze pe temperaturi scăzute pentru a induce hipometabolismul și a reduce cererea de oxigen, tehnica funcționează prin stimularea neuronilor Q din creier, care încetinesc metabolismul până la o stare asemănătoare hibernației. În acest studiu de dovadă a conceptului, procedura a protejat rinichii de șoarece de leziunile cauzate de privarea de oxigen și a evitat efectele secundare dăunătoare asociate cu hipotermia prelungită. Descoperirile ar putea duce la noi moduri de a efectua operațiuni similare asupra oamenilor.

Unele tipuri de intervenții chirurgicale pe inimă și aortă necesită ca medicii să întrerupă circulația sângelui în timp ce lucrează pentru a repara aorta. În ultimii 50 de ani, acest tip de intervenție chirurgicală a fost efectuată după folosirea temperaturilor scăzute pentru a induce hipotermie profundă, care încetinește metabolismul organismului, astfel încât organele să poată supraviețui cu foarte puțin oxigen. Deși acest lucru este eficient în protejarea organelor precum rinichii, reduce, de asemenea, coagularea sângelui, ceea ce duce la sângerări excesive și la necesitatea transfuziilor de sânge.

Masumoto și echipa sa de la RIKEN BDR au căutat modalități de a încetini metabolismul fără a declanșa hipotermie. Știm că multe animale - precum urșii și veverițele - pot hiberna și, în ciuda metabolismului lor extrem de lent în timpul hibernării, sunt sănătoase când se trezesc. Cu toate acestea, ca majoritatea animalelor, oamenii nu hibernează. Acesta a fost sfârșitul poveștii până acum câțiva ani, când grupul lui Sunagawa a descoperit o modalitate de a pune șoarecii într-o stare de hibernare - animale care în mod normal nu hibernează.

Dacă le putem induce, există multe oportunități de a folosi stări asemănătoare hibernației în medicina cardiovasculară, medicina de resuscitare sau în alte cazuri în care protecția organelor prin hipotermie este inadecvată sau inadecvată.”

Genshiro Sunagawa, Centrul RIKEN pentru cercetarea dinamicii biosistemelor

Dar mai întâi trebuie verificată eficacitatea tehnicii pe modele animale. Noul studiu este prima implementare clinică a tehnicii și a testat eficacitatea acesteia folosind un model de șoarece de intervenție chirurgicală aortică care necesită stop cardiac. Studiile anterioare ale echipei au arătat că hipometabolismul la nivel de hibernare ar putea fi realizat prin activarea unor neuroni speciali în hipotalamusul creierului, numiți neuroni Q. Biotehnologia chemogenetică a permis cercetătorilor să declanșeze activarea acestor neuroni specifici cu o injecție. Ei au comparat patru grupuri de șoareci model care au diferit dacă au fost sau nu folosite temperaturi scăzute pentru a induce hipometabolismul și dacă neuronii Q au fost activați sau nu.

Leziunile renale și funcția rinichilor au fost evaluate pe baza concentrațiilor de biomarkeri din sânge. Analiza a arătat că hipometabolismul indus de neuronii Q la temperaturi normale a fost la fel de protector pentru rinichi ca și cel indus de hipotermie. „Cu aceste rezultate, știm acum că neuronii Q pot folosi stări de hibernare induse pentru a proteja organele”, spune Masumoto.

Scopul final al cercetărilor lui Masumoto și Sunagawa este de a încetini metabolismul oamenilor în timpul intervențiilor chirurgicale pe inimă sau din alte motive medicale, folosind o variantă a acestei tehnici. Cu toate acestea, deoarece neuronii Q nu pot fi activați la fel de selectiv la oameni precum sunt la șoarecii creați experimental, echipa caută acum modalități de a proteja organele din aval de creier. „Activarea neuronilor Q declanșează o secvență de evenimente biologice care permite organelor să existe într-o stare hipometabolică timp de zile”, explică Sunagawa. „Odată ce știm exact care sunt aceste evenimente, suntem încrezători că le putem induce farmacologic în organism, fără a activa mai întâi neuronii Q.”

Studiul a fost publicat pe 7 noiembrie în JTCVS Open.

Sursă:

RIKEN

Referinţă:

Shoichi Kyo., şi colab. (2022) Hipometabolismul indus de neuroni Q ameliorează leziunea acută a rinichilor într-un model de șoarece care imită chirurgia cardiovasculară care necesită stop cardiac. JTCVS a fost deschis. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.

.