Dodano: 18 kwiecień 2019r.

Naukowcy przywrócili niektóre funkcje mózgu świni kilka godzin po śmierci

Zespół naukowców z amerykańskiego Uniwersytetu Yale poinformował, że udało się częściowo „ożywić” mózgi świń cztery godziny po ich śmierci. Badacze przywrócili wiele podstawowych funkcji komórkowych mózgu, które, jak do tej pory uważano, ustają kilka chwil po śmierci.

 

Naukowcy z Uniwersytetu Yale w New Haven podłączyli mózgi świń do systemu, który pompował substytut krwi. Mózgi zostały pozyskane z pobliskiej rzeźni około cztery godziny po śmierci zwierząt. Technika przywróciła niektóre kluczowe funkcje, takie jak zdolność komórek do wytwarzania energii i usuwania odpadów, a także pomagała utrzymać wewnętrzne struktury mózgu.

Szczegóły eksperyment zostały opublikowane na łamach pisma „Nature”.

Śmierć komórkowa w mózgu jest zwykle uważana za szybki i nieodwracalny proces. W odciętym od tlenu i dopływu krwi mózgu ustaje aktywność elektryczna i oznaki świadomości znikają w ciągu kilku sekund, podczas gdy zapasy energii wyczerpują się w ciągu kilku minut.

 

Od początku XX wieku naukowcy przeprowadzali eksperymenty, które miały na celu utrzymać mózgi zwierząt przy życiu już po zatrzymaniu funkcjonowania serca. Poprzez ochłodzenie mózgu i pompowanie krwi lub jej substytutu na jakiś czas to się udawało. Ale jak funkcjonował taki mózg nie jest jasne. Inne badania wykazały, że komórki pobrane z mózgu długo po śmierci mogą sprawnie funkcjonować, chociażby wytwarzać białka. To sprawiło, że Nenad Sestan z Uniwersytetu Yale zastanawiał się, czy cały mózg może zostać przywrócony do życia kilka godzin po śmierci?

W swoim eksperymencie Sestan skorzystał z 32 świńskich głów pozyskanych ze znajdującej się w pobliżu jego laboratorium rzeźni. Współpracujący z nim naukowcy wyciągnęli mózgi z czaszek i umieścili je w specjalnej komorze. Następnie dopasowali do narządów opracowany przez siebie system i cztery godziny po śmierci zwierząt zaczęli pompować do żył i tętnic mózgów specjalnie przygotowany chemiczny koktajl.

System, który naukowcy nazwali BrainEx, naśladuje przepływ krwi, dostarczając składniki odżywcze i tlen do komórek mózgowych. Roztwór konserwujący zastosowany przez zespół zawierał substancje chemiczne, które miały chronić neurony przed uszkodzeniem i zapobiegać ewentualnemu pojawieniu się elektrycznej aktywności mózgu. Mimo to naukowcy monitorowali aktywność elektryczną mózgu podczas eksperymentu i byli gotowi podawać środki znieczulające, jeśli zobaczyliby oznaki odzyskania przytomności.

Po sześciu godzinach pompowania roztworu badacze zauważyli, że neurony i inne komórki mózgowe wznowiły normalne funkcje metaboliczne, takie jak spożywanie cukru i wytwarzanie dwutlenku węgla. Zaobserwowali także, że układ odpornościowy mózgu także wznowił działanie, a kiedy zastosowali impulsy elektryczne na próbkach tkanek mózgów odkryli, że poszczególne neurony mogą nadal przewodzić sygnał.

- Nienaruszony mózg dużego ssaka zachowuje wcześniej niedocenianą zdolność do przywrócenia krążenia i pewnych czynności molekularnych i komórkowych wiele godzin po zatrzymaniu krążenia - powiedział Sestan.

Badacze podtrzymywali świńskie mózgu przy życiu przez 36 godzin. Struktury poszczególnych komórek i części mózgu zostały zachowane. W mózgach z grupy kontrolnej, którym nie podano roztworu bogatego w składniki odżywcze i tlen, struktury te rozpadły się.

Jednak zespół nie zaobserwował skoordynowanych wzorców aktywności elektrycznej w całym mózgu, co wskazywałoby na zaawansowaną aktywność mózgu, a nawet świadomość. Naukowcy twierdzą, że wznowienie aktywności mózgu może wymagać porażenia prądem lub zachowania mózgu w roztworze przez dłuższy czas, aby umożliwić komórkom odzyskanie sił po uszkodzeniach, których doznały pozbawione tlenu.

- W doświadczeniach nie zaobserwowaliśmy rodzaju zorganizowanej aktywności elektrycznej związanej z percepcją, przytomnością lub świadomością – powiedział Zvonimir Vrselja, współautor publikacji. – Zgodnie z definicją, to nie jest żywy mózg, ale jest to komórkowo aktywny mózg - dodał.

Eksperymenty wznowiły debatę na temat samej natury śmierci. W większości krajów prawodawstwo mówi, że osoba jest martwa, gdy ustaje aktywność mózgu lub gdy serce i płuca przestają funkcjonować. Badania naukowców z Uniwersytetu Yale wykazały, że pewną aktywność mózgu da się przywrócić nawet po śmierci, przynajmniej w mózgach świń. Stanowi to wyzwanie dla długo utrzymywanych założeń dotyczących czasu i nieodwracalnego charakteru zaprzestania niektórych funkcji mózgu po śmierci.

- Przez większość historii ludzkości śmierć była bardzo prosta. Teraz musimy ponownie zapytać, co tak naprawdę jest nieodwracalne - powiedział nie zaangażowany w badania Christof Koch z Allen Institute for Brain Science.

Ale pytań jest więcej. Rozwój technologii o potencjale wspierania bezcielesnych narządów ma szerokie implikacje etyczne. - Tak naprawdę nie ma mechanizmu nadzoru, który mógłby kontrolować możliwe konsekwencje etyczne tworzenia świadomości w czymś, co nie jest żywym zwierzęciem - powiedział Stephen Latham, bioetyk z Yale, który współpracował z zespołem Sestana. Ale dodał, że w niektórych przypadkach może to być uzasadnione etycznie - na przykład, jeśli umożliwi to naukowcom testowanie leków na takich narządach, a nie na ludziach.

- Moglibyśmy sobie wyobrazić, że taki mózg może być zdolny do świadomości – teoretyzował z kolei George Mashour, neurolog z University of Michigan, który bada doświadczenia bliskiej śmierci. - Ale bardzo interesujące jest zastanowienie się nad tym, jaka to byłaby świadomość, pod nieobecność narządów i stymulacji obwodowej - dodał.

Badania te budzą również wątpliwości, czy uszkodzenie mózgu i śmierć są trwałe i nieodwracalne. Lance Becker, specjalista medycyny ratunkowej z Feinstein Institute for Medical Research in Manhasset przyznał, że wielu lekarzy zakłada, iż nawet minuty bez tlenu mogą spowodować nieodwracalne szkody. Jednak eksperymenty na świniach sugerują, że mózg może pozostać zdolny do życia o wiele dłużej niż wcześniej sądzono, nawet bez wsparcia zewnętrznego. - Ta publikacja rzuca granat w sam środek tego, czym są powszechne przekonania. Mogliśmy znacznie nie docenić zdolności mózgu do regeneracji - ocenił.

 

Źródło: Nature, Yale University, fot. Pexels