新方法可以在心脏和主动脉手术期间保护器官

新方法可以在心脏和主动脉手术期间保护器官

日本理化学研究所生物系统动力学研究中心 (BDR) 的增本秀俊 (Hidetoshi Masumoto) 和砂川源四郎 (Genshiro Sunakawa) 领导的研究人员开发出一种新方法，可以在心脏和主动脉手术期间需要阻断血液循环时保护器官。 该技术不是依靠低温来诱导代谢低下和减少需氧量，而是通过刺激大脑中的 Q 神经元来发挥作用，从而将新陈代谢减慢至类似冬眠的状态。 在这项概念验证研究中，该程序保护小鼠肾脏免受缺氧造成的损害，并避免了与长期低温相关的有害副作用。 这些发现可能会带来对人类进行类似手术的新方法。

某些类型的心脏和主动脉手术要求医生在修复主动脉时切断血液循环。 在过去的 50 年里，这种类型的手术是在使用低温诱导深低温后进行的，深低温会减慢身体的新陈代谢，使器官在很少的氧气下生存。 虽然这可以有效保护肾脏等器官，但它也会减少血液凝固，导致失血过多和需要输血。

Masumoto 和他在 RIKEN BDR 的团队寻找在不引发体温过低的情况下减缓新陈代谢的方法。 我们知道许多动物 - 例如熊和松鼠 - 可以冬眠，尽管它们在冬眠期间新陈代谢极其缓慢，但醒来后却很健康。 然而，像大多数动物一样，人类不会冬眠。 故事就这样结束了，直到几年前砂川的研究小组发现了一种让老鼠进入冬眠状态的方法——通常不冬眠的动物。

如果我们能够诱导它们，那么在心血管医学、复苏医学或其他通过低温保护器官不充分或不适当的情况下，就有很多机会使用类似冬眠的状态。”

砂川源四郎，RIKEN 生物系统动力学研究中心

但首先必须在动物模型中验证该技术的有效性。 这项新研究是该技术的首次临床实施，并使用需要心脏骤停的主动脉手术小鼠模型测试了其有效性。 该团队之前的研究表明，冬眠水平的代谢低下可以通过激活大脑下丘脑中的特殊神经元（称为 Q 神经元）来实现。 化学遗传学生物技术使研究人员能够通过注射触发这些特定神经元的激活。 他们比较了四组模型小鼠，这些小鼠的不同之处在于是否使用低温来诱导代谢低下以及 Q 神经元是否被激活。

根据血液中生物标志物的浓度评估肾损伤和肾功能。 分析表明，常温下 Q 神经元诱导的代谢低下对肾脏的保护作用与低温诱导的代谢低下一样。 “通过这些结果，我们现在知道 Q 神经元可以利用诱发的冬眠样状态来保护器官，”Masumoto 说。

增本和砂川研究的最终目标是使用这种技术的变体，在心脏手术或其他医学原因期间减缓人们的新陈代谢。 然而，由于 Q 神经元在人类中无法像在实验小鼠中那样被选择性激活，因此该团队现在正在寻找保护大脑下游器官的方法。 “Q 神经元的激活会触发一系列生物事件，使器官在数天内处于代谢低下状态，”砂川解释道。 “一旦我们确切地知道这些事件是什么，我们就有信心可以在体内通过药理学诱导它们，而无需首先激活 Q 神经元。”

该研究于 11 月 7 日发表在 JTCVS Open 上。

来源：

理化学研究所

参考：

京昭一，等。 (2022) Q 神经元诱导的代谢低下可改善模拟需要心脏骤停的心血管手术的小鼠模型中的急性肾损伤。 JTCVS 开业。 doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001 。

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