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耶魯科學(xué)家讓死亡4小時(shí)的豬腦恢復(fù)了代謝和細(xì)胞功能

2019-04-23 來源:奇點(diǎn)網(wǎng)   標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:大腦是我們作為人類最重要的器官了。所謂“我思故我在”,而思想恰恰是由大腦產(chǎn)生的。發(fā)達(dá)的大腦使得人類擁有遠(yuǎn)超其它動(dòng)物的智力,并憑此征服了地球,發(fā)展出如今的文明。

一代霸主晉文公就這么給活埋進(jìn)墳?zāi)沽?。不過這也怪不了古人,畢竟沒有心電腦電,對(duì)于生死的判斷并不是那么準(zhǔn)確。甚至到了今天,怎樣才算死亡依然是個(gè)問題,畢竟有的時(shí)候,生和死的界限并不是那樣清楚,比如躺在床上只有一些基本反射的植物人,比如心死亡和腦死亡的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)。

今日Nature封面推薦的一項(xiàng)研究[1],讓生與死之間的灰色地帶又大了一些。耶魯大學(xué)的ZvonimirVrselja和NenadSestan等,利用他們開發(fā)的BrainEx系統(tǒng),讓本已“死去”4小時(shí)的離體的豬腦,維持了大腦的正常結(jié)構(gòu),恢復(fù)了代謝能力,對(duì)一些外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng),甚至出現(xiàn)了一些自發(fā)的電生理活動(dòng)。

不過研究人員也強(qiáng)調(diào),他們?cè)谠囼?yàn)中并沒有觀察到任何能代表意識(shí)、知覺或其它大腦高級(jí)功能的腦電活動(dòng),但這也足以在倫理和法律界引起巨大的動(dòng)蕩了。

大腦是我們作為人類最重要的器官了。所謂“我思故我在”,而思想恰恰是由大腦產(chǎn)生的。發(fā)達(dá)的大腦使得人類擁有遠(yuǎn)超其它動(dòng)物的智力,并憑此征服了地球,發(fā)展出如今的文明。

但同時(shí),大腦也是人體最為脆弱的器官之一。且不說它嬌嫩易碎的組織結(jié)構(gòu),單就它對(duì)缺血缺氧的敏感性來說,幾乎就是大腦自稱第二,沒器官敢稱第一。

動(dòng)物研究顯示,心臟驟停后僅僅幾秒,大腦的氧氣就會(huì)耗盡,意識(shí)就會(huì)消失。到了5分鐘時(shí),ATP和葡萄糖儲(chǔ)備也消耗殆盡,腦功能完全恢復(fù)的可能性也隨之降低[2]。

由于大腦的脆弱性和重要性,特別是現(xiàn)在有了呼吸機(jī)、ECMO等生命支持設(shè)備,死亡過程中往往是大腦先出現(xiàn)不可逆的功能喪失,而身體其它器官還有正常功能,可以用于器官移植,這也讓腦死亡逐漸成為新的死亡標(biāo)準(zhǔn)[3]。無錫人民醫(yī)院的肺移植專家陳靜瑜,就曾經(jīng)在人民代表大會(huì)上,三次提議腦死亡立法。

然而,一些研究似乎表明,我們的大腦可能并沒有我們所想的那樣脆弱。死后數(shù)小時(shí)的人類腦組織,依然可以在培養(yǎng)基中存活數(shù)周[4]。死后10小時(shí)的人類大腦皮層中的線粒體也仍具有功能[5]。因低溫而心臟停搏數(shù)小時(shí)的人,甚至可以完全恢復(fù)神經(jīng)功能,沒有留下后遺癥[6]。

這一切,使得ZvonimirVrselja和NenadSestan等猜測(cè),在適當(dāng)?shù)臈l件下,可以讓哺乳動(dòng)物死亡一定時(shí)間后,部分的恢復(fù)它們大腦中某些分子和細(xì)胞的功能。

為此研究人員設(shè)計(jì)了一整套恢復(fù)離體哺乳動(dòng)物大腦微循環(huán)的裝置(BrainEx,BEx),包括含有血紅蛋白和一些抗凋亡藥物等成分的BEx灌注液,可以模擬正常心跳血壓和體溫的灌注設(shè)備,以及將離體大腦連接在設(shè)備上的手術(shù)方案。

利用這一套BEx系統(tǒng),研究人員對(duì)從屠宰場(chǎng)獲得的已“死亡”4個(gè)小時(shí)的豬頭進(jìn)行了試驗(yàn)。動(dòng)脈造影、血紅素?zé)晒獬上竦仍囼?yàn)顯示,這些豬腦在BEx系統(tǒng)上灌注良好,微循環(huán)流量充足,使用增加腦血流量的藥物尼莫地平也同樣增加了這些“死亡”大腦中的“血”流量。

在灌注了6個(gè)小時(shí)后,也就是這些豬死亡10小時(shí)后,研究人員對(duì)這些大腦進(jìn)行了MRI檢測(cè),T1相下,接受BEx灌注的豬腦結(jié)構(gòu)完整,腦室大小、灰白質(zhì)對(duì)比以及解剖標(biāo)志輪廓均保持正常,而未灌注的豬腦側(cè)腦室塌陷,還有部分分解的跡象,接受對(duì)照灌注液(CP,主要為等滲PBS)灌注的豬腦也出現(xiàn)了廣泛的組織水腫

即使大腦中特別易受缺血缺氧損傷的海馬CA1區(qū),在接受BEx灌注后,其中的神經(jīng)元也保持了正常的椎體神經(jīng)元結(jié)構(gòu),而神經(jīng)元間傳遞信息的突觸的完整結(jié)構(gòu),包括突觸前的裝著神經(jīng)遞質(zhì)的囊泡結(jié)構(gòu),也被保留了下來。但未接受灌注或CP灌注的大腦中,其海馬CA1神經(jīng)元都出現(xiàn)了萎縮甚至解體的現(xiàn)象。

BEx對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的保護(hù)同樣明顯。未灌注和CP灌注的大腦中的都出現(xiàn)了星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的大量破壞,而BEx灌注的大腦中這些神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞不但沒有被破壞,還具有正常的功能,向其中注入誘導(dǎo)炎癥的LPS依然能引起IL-6等多種細(xì)胞因子的釋放。

此外,在神經(jīng)元的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、室管膜纖毛上的細(xì)胞膜完整性、線粒體超微結(jié)構(gòu)上,接受BEx灌注的豬腦也基本保持正常,而未灌注或灌注CP的豬腦都出現(xiàn)了不同程度的損傷。

接下來,研究人員檢測(cè)了“動(dòng)靜脈”中BEx灌注液的成分差異,發(fā)現(xiàn)在BEx灌注下,大腦對(duì)葡萄糖和氧氣的消耗也與生理?xiàng)l件相似。而灌注一小時(shí)后,“靜脈”中的鈉鉀離子濃度也恢復(fù)到了正常的生理水平,這反映了大腦中鈉鉀泵功能的恢復(fù)!

鈉鉀泵對(duì)于神經(jīng)可是十分重要,它維持了胞內(nèi)高鉀低鈉,胞外高鈉低鉀的離子濃度差異,是產(chǎn)生對(duì)神經(jīng)電活動(dòng),行使大腦功能的基礎(chǔ)。

確實(shí),對(duì)于腦功能最為重要的電生理特性,也在BEx灌注下也得以保留。神經(jīng)元的膜電容、膜電阻、靜息電位等,都與正常神經(jīng)元相近,也能引出正常的動(dòng)作電位。甚至在試驗(yàn)中,研究人員還觀察到了自發(fā)的興奮性突觸后電流!

不過,試驗(yàn)中觀察到的生物電活動(dòng)都是單個(gè)神經(jīng)元的,整體上并沒有出現(xiàn)全腦的腦電活動(dòng),還不能說讓這些大腦“活”了過來。

并沒有出現(xiàn)整體腦電活動(dòng)

愛丁堡大學(xué)的TaraSpires-Jones教授表示這項(xiàng)研究為研究大腦提供了一種新的方法:“更好地理解大腦功能對(duì)于理解人類的本質(zhì)是很重要的,這也將幫助我們治療像阿爾茨海默氏病這樣的腦部疾病。然而,這項(xiàng)研究距離保存人類死后的大腦功能還有很長(zhǎng)的路要走。相反,它只是暫時(shí)保存了豬大腦中一些更基本的細(xì)胞功能,而沒有保存思想和個(gè)性。”

論文合著者,耶魯大學(xué)的生物倫理學(xué)跨學(xué)科中心主任StephenLatham也強(qiáng)調(diào):“恢復(fù)意識(shí)從來都不是這項(xiàng)研究的目標(biāo),研究人員事前就準(zhǔn)備使用麻醉劑和降溫來阻止有組織的全腦電活動(dòng)。所有人都同意,如果沒有明確的道德標(biāo)準(zhǔn)和制度監(jiān)督機(jī)制,就不會(huì)進(jìn)行涉及復(fù)蘇全腦活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。”

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