Органы свиньи «оживили» с помощью системы искусственного кровообращения

В 2019 году команда Ненада Сестана уже поразила мир восстановлением функций мертвого свиного мозга с помощью системы искусственного кровообращения BrainEx. В новой работе ученые представили модификацию своей разработки. Система OrganEx обеспечила искусственной кровью все тело.

Для оценки системы ученые использовали туши свиней, умерших от остановки сердца. Через час после смерти животных подключали к системе экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО) или к установке OrganEx, которые качали через тело собственную кровь свиньи или ее смесь с разработанным авторами специальным перфузатом. На сегодняшний день ЭКМО является наиболее популярной системой искусственного кровообращения, однако ее применение связано с риском коагуляции крови.

В отличие от ЭКМО, установка OrganEx успешно восстанавливала кровообращение и способствовала заполнению мелких сосудов без коллапса. Изучив гистологию различных тканей, ученые заметили, что OrganEx останавливала их разрушение. Например, состояние мозговых структур, которые достаточно чувствительны к кислородному голоданию, не отличалось от такового у только что умершей свиньи. Также подключение к OrganEx позволило уменьшить кровоизлияние и отеки в периферических органах, а в почках — сохранить пролиферативную активность клеток.

Также ученые оценили влияние OrganEx на клеточную гибель. По их мнению, специальные фармакологические добавки в перфузате должны были остановить эти процессы. Анализ гистологических препаратов показал, что апоптоз в тканях действительно прекратился. Кроме него, ученым удалось остановить пироптоз, некроптоз и ферроптоз клеток в мертвом животном.

Используя тест на поглощение глюкозы, исследователи оценили активность метаболизма в восстановленных тканях. ЭКМО приводила к нарушению метаболизма, в то время как OrganEx поддерживала метаболическую активность тканей на посмертных уровнях. Интересно, что в отличие от ЭКМО, OrganEx запускала спонтанную деполяризацию желудочков и сохраняла сократительную активность кардиомиоцитов. Тем не менее, новая технология не смогла в полной мере восстановить функцию почек — выработка мочи была снижена.

Авторы также проанализировали электрофизиологическую активность мозга. ЭЭГ не выявила общей активности нейронной сети, однако исследователи заметили необычные движение головы и шеи, вызванные координированными сокращениями разных мышц. Это свидетельствовало о сохранении эффекторных функций некоторых отделов нервной системы, однако авторы не смогли точно проанализировать ЭЭГ из-за артефактов.

Наконец, ученые использовали методы транскриптомики, чтобы оценить влияние их системы на экспрессию генов в единичных клетках. Оказалось, что OrganEx активирует сборку цитоскелета, репарацию ДНК и метаболизм АТФ. Дополнительно ученые обнаружили активацию генов-репрессоров клеточной гибели. Транскриптомный анализ помог доказать отсутствие признаков воспаления после использования OrganEx. В клетках печени были обнаружены повышенные уровни цитохрома P450. В совокупности эти данные подтверждают снижение клеточного повреждения и присутствие процессов восстановления в тканях организма после подключения к OrganEx.

Результаты исследования открывают новые перспективы в трансплантации органов. Как считает Брендан Перант, директор по этике трансплантации в Нью-Йоркском университете, такая методика может быть применима спустя час после смерти пациента для поддержания органов в пригодном для трансплантации состоянии. Чтобы избежать этических конфликтов, мозг человека можно отключить от системы кровоснабжения. Роберт Порте, хирург из университета Гронингена, видит другое применение OrganEx. Он считает, что новая система позволит оказывать экстренную помощь жертвам сердечного приступа.