Головной мозг человека и других млекопитающих очень уязвим при перебоях в кровотоке и снижении уровня кислорода. Ранее считалось, что для начала необратимых процессов достаточно всего 2-3 минуты без доставки крови в мозг млекопитающего. В новом исследовании N. Sestan et al., опубликованном  в Nature, описано восстановление и поддержание микроциркуляции и молекулярных и клеточных функций интактных мозгов свиней в нормотермических условиях ex vivo через 4 часов после смерти.

Ученые проводили опыт на мозгах 32 свиней, убитых на бойне, и спустя 3-4 часа после смерти животных и подключали к пульсирующей перфузионной системе, которая подавала специальный бесклеточный, некоагулянтный, эхогенный и цитопротективный раствор на основе гемоглобина, который способствовал восстановлению после аноксии, уменьшал реперфузионное повреждение, предотвращал развитие отеков и метаболически поддерживал энергетические потребности мозга. Учёные назвали данную систему BrainEx.

Не было никаких доказательств того, что стимулирование нервной деятельности приводило к возвращению сознания или способности воспринимать окружающую среду и испытывать такие ощущения, как боль или дистресс. Тем не менее, авторы исследования  наблюдали другие удивительные феномены: нейроны и другие клетки мозга начали поглощать глюкозу и выделять углекислый газ, сохранялась клеточная архитектоника мозга, снижалась клеточная гибель, а также восстанавливались сосудистые дилатационные и глиальные воспалительные реакции.

Обложка нового номера Nature, посвящённая исследованию жизнеспособности мозга свиньи спустя четыре часа после смерти

Эти результаты демонстрируют, что при соответствующих условиях изолированный, неповрежденный мозг крупного млекопитающего обладает недооцененной способностью восстанавливать микроциркуляцию и молекулярную и клеточную активность после длительного посмертного интервала.

После эксперимента, продолжавшегося шесть часов, ученые исследовали образцы тканей мозга. Электроды, вставленные в кусочки мозговой ткани, обнаруживали электрическую активность в отдельных нейронах, которые запускали потенциалы действия в ответ на электрический стимул и даже проявляли спонтанную синаптическую активность. Все это было обнаружено при нормальной температуре тела.

Исследование было разработано для изучения возможности восстановления физиологических и клеточных функций в большом, интактном мозге млекопитающих через несколько часов после смерти. Такая работа, в принципе, могла бы помочь исследователям разработать методы лечения травм головного мозга, вызванных недостатком кислорода, и даже дать возможность изучить неповрежденный мозг человека.

Автор перевода: Касьянов Е.Д.

Источник: Sestan N. et al. Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem. Nature volume 568, pages336–343 (2019)