Американские ученые создали систему, которая способна восстановить кровообращение и работу некоторых клеток в мозге животного, умершего несколько часов назад. Однако специалисты не восстановили глобальную электрическую активность, связанную с восприятием и другими когнитивными функциями. «Лента.ру» рассказывает об исследовании, и как оно способно изменить представления о биологической смерти и процедуре донорства органов.
Мозг животных чувствителен к пониженным концентрациям кислорода. Серьезные нарушения в кровотоке приводят к быстрому истощению запасов энергии, необходимой для жизнедеятельности нейронов. В результате нервные ткани необратимо повреждаются. Однако некоторые специалисты сомневаются, что разрушительное воздействие является неизбежным в течение относительно коротких периодов гипоксии. Результаты нового исследования демонстрируют, что определенные функции мозга могут быть восстановлены даже через несколько часов после смерти.
Ученые создали систему BrainEx, предназначенную для имитации пульсирующего кровотока, который проходит через кровеносные сосуды головного мозга при температуре тела равной 37 градусам Цельсия. В целях эксперимента исследователи умертвили 32 свиньи, предоставленных лаборатории пищевыми предприятиями, и извлекли у них мозги. Органы были помещены в специальные камеры спустя четыре часа после смерти. В течение шести часов перфузии авторы наблюдали снижение темпов гибели клеток, частичное восстановление клеточных функций, включая прохождение импульсов через синапсы.
Частичное оживление мозга стало возможным благодаря созданию специального раствора, который не содержал кровяных клеток, не коагулировал, но переносил кислород с помощью соединения на основе гемоглобина, а также включал широкий спектр лекарственных веществ.
Результаты продемонстрировали, что мозг обладает большей способностью к регенерации, чем считалось ранее. Повреждение из-за прекращения кровотока происходит медленно, хотя считалось, что это молниеносный процесс. Впрочем, пока остается неясным, может ли BrainEx полностью восстановить работу мозга. Ученые подчеркивают, что необходимо продолжать исследования, чтобы понять, какой эффект окажет более длительное применение системы.
Кроме того, впервые показано, что вполне возможно создать биологические модели в виде полноценного мозга, существующего отдельно от тела и чьи основные биологические функции сохранены. На настоящий момент в качестве моделей используются клеточные культуры нервных тканей, чье существование может поддерживаться несколько недель, однако полезная информация, полученная при их исследовании, ограничена одним-двумя типами клеток. Точно охарактеризовать взаимодействие между различными структурами мозга, имея в распоряжении культуры клеток, где отсутствуют трехмерные биологические структуры, не представляется возможным.
Однако исследование также поднимает ряд этических вопросов. Во-первых, ученые прежде всего убедились, что «оживление» мозга не причиняет ему страдания. Полученная электроэнцефалограмма (ЭЭГ) представляла собой прямую линию. Если бы были признаки какой-либо сознательной деятельности или восприятия, то специалисты бы увидели, по меньшей мере, колебания альфа- (8-12 герц) или бета-ритма (13-30 герц). Нейробиологи заверили, что, если бы они заметили подобную активность, то ввели бы анестетики для предотвращения боли и понизили бы температуру мозга до исчезновения ритмов.
Существует возможность, что отсутствие ЭЭГ-активности на самом деле является следствием самой процедуры исследования, то есть химические вещества, входящие в состав раствора, подавляли соответствующую нейронную активность. Если бы эти ингибиторы были удалены в какой-то момент, то мозг мог бы продемонстрировать альфа- или бета-ритм. Необходимо также исключить вероятность, что запуск сознательных процессов может произойти в случае электрошока или более длительной перфузии.
Тем не менее тот факт, что мозг млекопитающих остается в некоторой степени «живым» спустя несколько часов после умерщвления животного, заставляет задуматься, чем на самом деле является биологическая смерть.
Результаты могут сильно повлиять на реаниматологию. В свете новых данных кажущиеся поначалу безнадежными попытки спасти мозг людей и восстановить его деятельность могут быть вполне обоснованными, а отказ от них в пользу изъятия донорских органов — не очень. Поэтому, как пишет журнал Nature, медицинские сообщества должны всерьез задуматься над новыми рекомендациями для врачей, чтобы защитить интересы как людей, способных вернуться к жизни, так и тех, кто находится в списке ожидания пересадки органов.
В последние десятилетия донорами органов, как правило, становятся те, у кого диагностирована смерть мозга, то есть зафиксирована необратимая потеря всех функций после обширного инсульта, утопления или любой другой причины, полностью перекрывающей доступ кислорода. При этом функции остальных органов могут поддерживаться искусственно в течение долгого периода времени. Однако нередки случаи, когда донорами оказываются те, у кого перестают работать сердце и легкие. Это объясняется увеличением количества успешных операций по пересадке и большим числом нуждающихся в ней. По данным 2017 года, ежедневно в США умирало 18 человек, не дождавшись пересадки.
Однако появление таких технологий, как BrainEx, улучшенных для применения на людях, может превратить потенциальных доноров в пациентов реаниматологов. В свою очередь, родственников тех, кому диагностирована смерть мозга, станет труднее убедить, что дальнейшее медицинское вмешательство бесполезно.
Еще больше ситуация осложнится с теми, кого объявили мертвыми по критериям прекращения кровообращения. В последнем случае донорами обычно становятся те, кто получил серьезные травмы мозга, но смерть мозга диагностирована не была, а при прекращении искусственного кровообращения наступает смерть (через 2-5 минут после остановки сердца). Еще одна возможность донорства — неэффективная сердечно-легочная реанимация во время клинической смерти в течение 5-20 минут.
Даже сейчас врачи спорят, сколько должны продолжаться попытки реанимировать человека в состоянии клинической смерти. Некоторые специалисты считают, что смерть можно констатировать через 30 минут, однако другие утверждают, что каждый случай является особым и не существует универсальных критериев. Сторонники трансплантации придерживаются взгляда, что долгие реанимационные усилия в ущерб донорству тратят попусту медицинские ресурсы и увеличивают количество людей с тяжелыми поражениями мозга.
Хотя в настоящий момент ученые еще далеки от того, чтобы восстановить функции мозга у людей, «мертвых» уже несколько часов, заблаговременное обсуждение проблем, которые могут возникнуть в будущем, способствует защите прав как тяжелобольных, ждущих пересадки, так и тех, кого может спасти реанимация.