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Nature封面文章:猪死后4小时,大脑部分细胞功能可以恢复

2019年04月22日 浏览量: 评论(0) 来源:生物探索 作者:生物探索 责任编辑:admin
摘要:最新一期的《Nature》封面文章,给出一份答案:或许可以!至少在猪身上可以看到希望。来自耶鲁大学医学院的科学家们研发出一套体外灌注系统——Brain Ex,可以在猪死亡4小时后,恢复大脑一些细胞的结构和功能。

死亡之后,大脑功能是否可以恢复?

最新一期的《Nature》封面文章,给出一份答案:或许可以!至少在猪身上可以看到希望。

来自耶鲁大学医学院的科学家们研发出一套体外灌注系统——Brain Ex,可以在猪死亡4小时后,恢复大脑一些细胞的结构和功能。

通讯作者Stephen G. Waxman(左) & Nenad Sestan(右)

这项研究无疑对传统的“脑损伤假设”,即大型哺乳动物大脑在氧气、血液停止循环后的几分钟内会发生不可逆转地损伤,提出了质疑和挑战。

文章登上Nature封面,https://doi.org/10.1038/s41586-019-1099-1

死亡4小时后……

来自耶鲁大学医学院的科学家们从美国农业部屠宰场选了约300头猪。它们生来是被食用的,研究人员收集了它们的大脑并进行了相关研究。

在优化技术之后,团队将32个猪脑(猪死亡后4小时,并从头骨中取出大脑)连接至Brain Ex系统。

Brain Ex系统相当于一个泵,通过加热器和过滤器模拟正常体温(37℃),并按照血流脉动的节奏灌注以血红蛋白为主的无细胞溶液进入猪脑中。灌注时间持续6小时。在这期间, 研究人员会利用PET扫描技术从左中右三个维度实时记录大脑的变化。

Brain Ex灌注系统示意图(图片来源:Nature)

结果让人难以置信:Brain Ex灌注能够恢复、维持大脑主要动脉、小血管和毛细血管的循环,同时,当在灌注液中添加一种用于增加人脑血流量的药物后,猪脑的血管会出现扩张,以便加快灌注液体的流速。这意味着,大脑会响应药物。

而且,在灌注系统的维持之下,猪脑皮层的细胞死亡减少,神经元形态和密度得以保持,有部分功能甚至得到了恢复,包括突触活动。

如果灌注不中断,猪脑的功能可以维持多久?目前还没有答案,因为灌注液的新鲜度以及人力资源的限制,研究团队在6小时就终止了灌注。

死亡界线是什么?

图片来源:Chaiwat Subprasom / Reuters

虽然这项研究并没有表明,死亡后的猪脑能够再次恢复意识、感觉以及更高级的大脑活动,但是确实表现出神经生理活动的恢复。

这项研究成果或可以帮助研究人员开发针对因缺氧导致的脑损伤治疗,甚至能够研究完整的人类大脑。而且,它提出一个可能——即使在心脏和肺部停止工作后也能更好地挽救一个人的大脑。

然而,成果一经发表,却引发了极大的讨论和争议,特别是关于“死亡定义”的伦理和法律问题。Nature也对此发表了两篇评论文章。

有学者认为,这项研究可能会加剧“拯救个人生命”和“捐献器官给他人”之间的紧张关系,也可能会影响人类大脑以及脑组织在科研中的应用。

在大多数国家,如果一个人表现出不可逆转的所有脑功能丧失(脑死亡)或不可逆转地丧失所有循环功能(循环死亡),医生就可以在法律上宣布死亡。

近几十年来,大多数移植的器官都来源于那些被宣布脑死亡的人,例如中风、长时间缺氧导致的灾难性脑损伤。在这种情况下,器官移植需要尽快完成,以便维持捐赠器官的健康程度。

现在,伴随着脑复苏技术的进步,一些拯救或恢复大脑健康的努力似乎越来越合理,而对立面的放弃拯救以便器官移植的选择似乎不那么合理。来自凯斯西储大学医学院的Stuart Youngner和Insoo Hyun在评论文章中表示,死后数小时内,猪脑中一些结构和细胞功能的恢复可能会加剧关于“何时移除人体器官”的争论。

参考资料:

【1】Pig experiment challenges assumptions around brain damage in people

【2】Part-revived pig brains raise slew of ethical quandaries

【3】Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem

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