Митохондриальная трансплантация улучшает восстановление крыс после остановки сердца.
Когда сердце перестает биться, кровь перестает течь и доставлять кислород к мозгу (гипоксия) и другим жизненно важным органам (ишемия). Существует небольшое окно (около 4 минут), прежде чем недостаток кровотока начнет повреждать мозг. Через 10 минут ожидается серьезное повреждение головного мозга. Чем раньше можно будет перезапустить сердце, тем меньше шансов на серьезное повреждение головного мозга.
Исследователи из Института медицинских исследований Файнштейна протестировали новый подход к увеличению выживаемости, уменьшению повреждений и ускорению восстановления ишемизированного мозга крыс с помощью митохондриальной трансплантации. В статье «Экзогенная митохондриальная трансплантация улучшает выживаемость и неврологические исходы после реанимации после остановки сердца », опубликованной в журнале BMC Medicine, исследователи подробно описывают шаги, которые они предприняли от лабораторных исследований in vitro до моделей крыс in vivo для достижения 91% выживаемости. — улучшение на 36% по сравнению с контролем.
Согласно эндосимбиотической теории, митохондрии возникли как бактерии, которые «проглотили» и установили симбиотические отношения с клеткой-хозяином, развиваясь в митохондрии внутри эукариотических клеток сложных форм жизни. Тем не менее, митохондрии сохранили некоторые из своих древних бактериальных характеристик. У них двойные мембраны, как у грамотрицательных бактерий , и они способны генерировать АТФ при аэробном дыхании , для которого требуется кислород, поэтому наши клетки нуждаются в доставке кислорода из крови.
Когда перестает течь кровь и прекращается доставка кислорода, митохондрии больше не могут производить энергию, и вскоре клетке грозит смерть. Если кровь перестала течь повсюду в теле, опасность повсюду, но нигде больше, чем в мозгу.
Недавние исследования показали, что митохондрии могут помочь в восстановлении других митохондрий. Поврежденные митохондрии способны к самовосстановлению и клеточной защите посредством деления, слияния и митофагии. Недавно описанные механизмы межклеточного митохондриального переноса были исследованы с помощью митохондриальных трансплантаций, и было показано, что они обладают защитным эффектом в мышечных тканях.
Исследовательская группа Feinstein решила проверить эффективность трансплантации при остановке сердца, уделив особое внимание здоровью нервной ткани.
Прежде чем пытаться пересадить митохондрии крысам, исследователи хотели проверить, могут ли донорские митохондрии поглощаться нейронами, растущими в культуре. Для этого митохондрии, выделенные из головного мозга и мышечной ткани крысы, окрашивали в красный цвет, а митохондрии нервных клеток — в зеленый. Донорские митохондрии переносили в культивируемые нервные клетки и совместно локализовали с эндогенными митохондриями внутри нервных клеток. После успешного завершения лабораторных испытаний пришло время опробовать его на живой модели.
Тридцать три крысы были подвергнуты остановке сердца на 10 минут, а затем реанимированы и подвергнуты одному из трех видов лечения: свежевыделенные донорские митохондрии, раствор отрицательного контроля и нефункциональные (замороженные/размороженные) митохондрии для выявления эффектов, потенциально связанных с добавлением аналогичных количеств митохондриальные строительные блоки (белки, липиды, ДНК, РНК) в качестве свежего образца.
При трансплантации свежевыделенных митохондрий 72-часовая выживаемость составила 91% по сравнению с 55% в отрицательном контроле. Отличные показатели выживаемости были связаны с улучшением быстрого восстановления артериального лактата, уровня глюкозы , микроциркуляции головного мозга, неврологической функции и уменьшением повреждения легких.
Исследование демонстрирует недостаточно изученный потенциал митохондриальной трансплантации для защиты и восстановления тканей. Уникальным аспектом исследования было включение нефункционирующих митохондрий, подвергнутых заморожению-оттаиванию, в качестве дополнительного контроля. Замороженные-оттаивающие митохондрии не оказывали защитного действия, что убедительно свидетельствует о том, что митохондриальная активность свежих образцов является причиной защитного результата.
Очень интригующее открытие было сделано при измерении экспрессии генов, предполагая, что слитые гены были значительно подавлены во время фазы восстановления в группе со свежей трансплантацией. С митохондриальной динамикой, смещенной в сторону деления, текущее исследование, кажется, расходится с некоторыми предыдущими выводами других исследований с точки зрения ожидаемых результатов. Это как раз то, что будущие исследования захотят изучить.
Теги: биотехнологии
