Исследователи возвращают к жизни клетки человеческого глаза, меняя наше представление о смерти
Эти органы быстро разрушаются после смерти, что затрудняет изучение заболеваний глаз и неврологических функций человека. Кроме того, глаза животных отличаются от наших. Чтобы исправить эту ситуацию, международная группа исследователей разработала новый метод «регенерации» сетчатки, взятой у доноров через пять часов после смерти. Это технологическое достижение не только продлевает жизнь пересаженных органов, но и позволяет проводить новые исследования функций человеческого глаза и нервной системы. Этот успех также открывает новые возможности для лечения нейродегенеративных заболеваний, включая возрастную макулярную дегенерацию.
Содержание статьи:
Смерть определяется как необратимое прекращение кровообращения, дыхания или мозговой деятельности. Многие периферические органы человека могут быть пересажены от умерших доноров с использованием протоколов, оптимизирующих выживаемость. Однако некоторые ткани ЦНС и связанные с ними органы, такие как глаз, быстро теряют жизнеспособность после остановки кровообращения, что затрудняет трансплантацию. Это происходит потому, что миллиарды нейронов в ЦНС передают сенсорную информацию в виде электрических сигналов. В глазу специализированные нейроны, называемые фоторецепторами, улавливают свет. Эти клетки погибают сразу после остановки сердца. Однако временной ход и механизмы, вызывающие гибель нейронов, а также возможность реактивации остаются малоизученными.
Чтобы лучше понять, как нейроны реагируют на недостаток кислорода, вызванный прекращением системного кровообращения, группа исследователей из США и Швейцарии использовала сетчатку глаза в качестве модели центральной нервной системы. Они измерили активность клеток сетчатки у мышей и людей вскоре после смерти и разработали новые способы вернуть их к жизни. Их исследование было опубликовано в журнале Nature.
Восстановление связи между клетками после смерти
Для достижения своей цели доцент исследовательского центра Скриппса Энн Ханекен смогла передать более 40 глаз от доноров органов в течение 20 минут после смерти Франса Винберга из глазного центра Морана, разработал специальное транспортное устройство для восстановления кислорода и других питательных веществ в глазу донора, а также устройство для стимуляции сетчатки и измерения электрической активности ее клеток. Таким образом, команда работала в два этапа.
Сначала исследователи продемонстрировали быстрое снижение тревоги нейронов и определили условия, необходимые для потенциальной реанимации глазных клеток в сетчатке мышей и людей post mortem in vivo. На втором этапе они измерили светоиндуцированную реакцию макулярных фоторецепторов человека, взятых из донорских глаз через пять часов после смерти. Затем они смогли определить модифицирующие факторы, приводящие к обратимой и необратимой потере световой сигнализации после смерти.
Читайте также: Исследователи оживляют сетчатку глаза человека после смерти
В одном из исследований ученые смогли восстановить электрическую активность светочувствительной нервной ткани — светочувствительной нервной ткани позади..
Первые эксперименты показали, что фоторецепторы восстанавливались, но клетки теряли способность общаться с другими клетками сетчатки. Команда определила кислородное голодание как важный фактор, приводящий к потере связи.
Фатима Аббас, научный сотрудник Глазного центра в Моране и ведущий автор исследования, пояснила в своем заявлении Держа глаз через пять часов после гибели органа, эти клетки реагировали на яркий свет, цветной свет и даже очень слабые вспышки».
Используя инновационный подход для продления времени выживания сетчатки и нейронов, чтобы дольше держать клетки в состоянии насыщения кислородом, команда смогла восстановить специфические электрические сигналы, обнаруженные в волне живого глаза; с помощью волн B мы можем видеть между всеми слоями клеток в макуле обмен информацией. Это первая запись B-волн из центра сетчатки человеческого глаза. Однако временное восстановление активности клеток сетчатки не означает, что глаза донора смогли «видеть». Активация всего зрительного процесса требует участия высших зрительных центров мозга.
Франс Винберг утверждает, что это никогда не происходит в той степени, которую мы продемонстрировали на примере макулы.
В связи с этими результатами некоторые эксперты поставили под сомнение необратимый характер смерти центральной нервной системы. Действительно, если некоторые органы человеческого тела могут быть сохранены для трансплантации, то центральная нервная система перестает функционировать слишком быстро, чтобы ее можно было «реконструировать» для пересадки. Однако понятие смерти становится более сложным, поскольку не все компоненты нашей нервной системы умирают с одинаковой скоростью, и механизмы «выживания» могут быть включены в течение некоторого времени. В этом отношении подвиги, описанные в данной статье, представляют собой более ясную общую картину (без каламбура) и новые возможности для медицинских достижений.
Изучение нейродегенеративных заболеваний
Таким образом, продемонстрированный командой процесс может быть использован для изучения других нейронных тканей в центральной нервной системе. Это может помочь исследователям лучше понять нейродегенеративные заболевания, такие как возрастная макулярная дегенерация и другие ослепляющие заболевания сетчатки.
Кроме того, потенциальные методы лечения могут быть протестированы на функционирующих клетках человеческого глаза. Это позволяет быстро разработать лечение без использования лабораторных животных. Франс Винберг утверждает, что такой подход может снизить стоимость исследований по сравнению с негуманными исследованиями на приматах и поддержкой моделей животных, которые могут давать результаты, не всегда применимые к человеку. Например, мыши широко используются для изучения зрения, но в отличие от нас, у них нет макулы.
Анне Ханнекен, напротив, утверждает, что эти результаты определенно помогут в производстве жизнеспособных пластырей из ткани сетчатки. Она описывает этот подход к разработке, целью которой является улучшение зрения и световых сигналов в глазах, страдающих от макулярных заболеваний, таких как возрастная макулярная дегенерация.»
Наконец, это исследование присоединяется к ряду научных работ о необратимости или необратимости смерти: в 2018 году исследователи из Йельского университета смогли «оживить» эмбрионы свиней через четыре часа после смерти, восстановив глобальную активность нейронов. Процедура проходила по той же схеме — восстановление кровообращения и приток необходимого кислорода и питательных веществ; данные, собранные Аббасом и другими, могут дать ценную информацию для будущих посмертных экспериментов.
