自然科学家+《自然》封面:起死回生!耶鲁科学家让死亡4小时的猪

自然科学 2019-05-0273未知admin

  “冬,晋文公卒。庚辰,将殡于曲沃。出绛,柩有声如牛。”——《左传》

  一代霸主晋文公就这么给活埋进坟墓了。不过这也怪不了古人,毕竟没有心电脑电,对于生死的判断并不是那么准确。甚至到了今天,怎样才算死亡依然是个问题,毕竟有的时候,生和死的界限并不是那样清楚,比如躺在床上只有一些基本反射的植物人,比如心死亡和脑死亡的标准之争。

  今日Nature封面推荐的一项研究[1],让生与死之间的灰色地带又大了一些。耶鲁大学的Zvonimir Vrselja和Nenad Sestan等,利用他们开发的BrainEx系统,让本已“死去”4小时的离体的猪脑,维持了大脑的正常结构,恢复了代谢能力,对一些外界刺激产生相应的反应,甚至出现了一些自发的电生理活动。

  不过研究人员也强调,他们在试验中并没有观察到任何能代表意识、知觉或其它大脑高级功能的脑电活动,但这也足以在伦理和法律界引起巨大的动荡了。

  大脑是我们作为人类最重要的器官了。所谓“我思故我在”,而思想恰恰是由大脑产生的。发达的大脑使得人类拥有远超其它动物的智力,并凭此征服了地球,发展出如今的文明。

  但同时,大脑也是人体最为脆弱的器官之一。且不说它娇嫩易碎的组织结构,单就它对缺血缺氧的敏感性来说,几乎就是大脑自称第二,没器官敢称第一。

  动物研究显示,心脏骤停后仅仅几秒,大脑的氧气就会耗尽,意识就会消失。到了5分钟时,ATP和葡萄糖储备也消耗殆尽,脑功能完全恢复的可能性也随之降低[2]。

  由于大脑的脆弱性和重要性,特别是现在有了呼吸机、ECMO等生命支持设备,死亡过程中往往是大脑先出现不可逆的功能丧失,而身体其它器官还有正常功能,可以用于,这也让脑死亡逐渐成为新的死亡标准[3]。无锡人民医院的肺移植专家陈静瑜,就曾经在人民代表大会上,三次提议脑死亡立法。

  然而,一些研究似乎表明,我们的大脑可能并没有我们所想的那样脆弱。死后数小时的人类脑组织,依然可以在培养基中存活数周[4]。死后10小时的人类大脑皮层中的线]。因低温而心脏停搏数小时的人,甚至可以完全恢复神经功能,没有留下后遗症[6]。

  在适当的条件下,可以让哺乳动物死亡一定时间后,部分的恢复它们大脑中某些分子和细胞的功能。

  Ex,BEx),包括含有血红蛋白和一些抗凋亡药物等成分的BEx灌注液,可以模拟正常心跳血压和体温的灌注设备,以及将离体大脑连接在设备上的手术方案。

  这些猪脑在BEx系统上灌注良好,微循环流量充足,使用增加脑血流量的药物尼莫地平也同样增加了这些“死亡”大脑中的“血”流量。

  接受BEx灌注的猪脑结构完整,脑室大小、灰白质对比以及解剖标志轮廓均保持正常,而未灌注的猪脑侧脑室塌陷,还有部分分解的迹象,接受对照灌注液(CP,主要为等渗PBS)灌注的猪脑也出现了广泛的组织水肿。

  在接受BEx灌注后,其中的神经元也保持了正常的椎体神经元结构,而神经元间传递信息的突触的完整结构,包括突触前的装着神经递质的囊泡结构,也被保留了下来。但未接受灌注或CP灌注的大脑中,其海马CA1神经元都出现了萎缩甚至解体的现象。

  BEx灌注的大脑中这些神经胶质细胞不但没有被破坏,还具有正常的功能,向其中注入诱导炎症的LPS依然能引起IL-6等多种细胞因子的释放。

  在神经元的细胞结构、室管膜纤毛上的细胞膜完整性、自然科学家线粒体超微结构上,接受BEx灌注的猪脑也基本保持正常,而未灌注或灌注CP的猪脑都出现了不同程度的损伤。

  只有BEx灌注保持了正常的胶质细胞,最左边死后1小时的猪脑用来代表正常情况

  大脑对葡萄糖和氧气的消耗也与生理条件相似。而灌注一小时后,“静脉”中的钠钾离子浓度也恢复到了正常的生理水平,这反映了大脑中钠钾泵功能的恢复!

  对于脑功能最为重要的电生理特性,也在BEx灌注下也得以保留。神经元的膜电容、膜电阻、静息电位等,都与正常神经元相近,也能引出正常的动作电位。甚至在试验中,研究人员还观察到了自发的兴奋性突触后电流!

  不过,试验中观察到的生物电活动都是单个神经元的,整体上并没有出现全脑的脑电活动,还不能说让这些大脑“活”了过来。

  爱丁堡大学的Tara Spires-Jones教授表示这项研究为研究大脑提供了一种新的方法:“更好地理解大脑功能对于理解人类的本质是很重要的,这也将帮助我们治疗像阿尔茨海默氏病这样的脑部疾病。然而,这项研究距离保存人类死后的大脑功能还有很长的路要走。相反,它只是暂时保存了猪大脑中一些更基本的细胞功能,而没有保存思想和个性。”

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