Wiederherstellung der Organfunktion bei toten Schweinen – wissenschaft.de

Nach dem Tod laufen viele Abbauprozesse ab, bei denen die Zellen und Organe des Körpers zerstört werden. Forscher haben diese Prozesse nun teilweise umgekehrt. Dazu schlossen sie die Schweine eine Stunde nach ihrem Tod an eine Maschine an, die wie eine Herz-Lungen-Maschine Flüssigkeit durch den Körper pumpt, die den Organen Sauerstoff und Nährstoffe zuführt. Diese Behandlung sorgt dafür, dass der Zellabbau aufhört und Reparaturprozesse beginnen. Innerhalb von sechs Stunden fingen die Herzen der behandelten Tiere wieder an zu schlagen und ihr Kreislauf begann. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Lebensdauer menschlicher Spenderorgane zu verlängern, werfen aber auch ethische Fragen zur Definition des Todes auf.

Wenn der Blutfluss bei Säugetieren unterbrochen wird – sei es vorübergehend aufgrund eines Herzinfarkts oder dauerhaft nach einem Herzstillstand – löst der Mangel an Sauerstoff und Nährstoffen eine Kette von Ereignissen aus, die zu Zelltod und Organschäden führen. Wird die Durchblutung wiederhergestellt, verursacht der ohnehin schon lebenswichtige Sauerstoff in den geschädigten Zellen noch mehr Probleme, den sogenannten Reperfusionsschaden. Bei der Organspende wird das Problem bisher durch schnelles Abkühlen der entnommenen Organe eingedämmt, sodass schädliche Prozesse langsamer ablaufen. Was nach dem Tod passiert, wird jedoch oft als irreversibel angesehen.

Zelltod stoppen

Neue Forschungsergebnisse eines Teams um David Andrijevic von der Yale University in Connecticut stellen nun bisherige Annahmen in Frage: Forscher haben ein System namens OrganEx entwickelt, das bei Schweinen eine Stunde nach einem Herzstillstand die Funktionen wichtiger Zellen und Organe bestimmen konnte. etwas wiederherstellen. „Nicht alle Zellen sterben sofort, aber es gibt eine längere Kette von Ereignissen“, erklärt Andrijevic. “Es ist ein Prozess, in den Sie eingreifen und einige Zellfunktionen stoppen und wiederherstellen können.”

OrganEx ähnelt einer Herz-Lungen-Maschine, auch bekannt als extrakorporale Membranoxygenierung, kurz ECMO. Während dieser jedoch das Blut des Patienten durch den Körper pumpt und außerhalb des Körpers mit Sauerstoff anreichert, setzt OrganEx auf eine synthetische Flüssigkeit, die als kryogenes Kryo bezeichnet wird. Diese Flüssigkeit transportiert Sauerstoff mithilfe eines Moleküls namens Hämopure, das eine synthetische Art von rotem Hämoglobin ist. Darüber hinaus ist es mit verschiedenen Medikamenten angereichert, die unter anderem darauf abzielen, Reperfusionsschäden, Infektionen und Thromboembolien zu verhindern.

Schweine als Versuchswesen

OrganEx ist die Weiterentwicklung eines Systems namens BrainEx, mit dem das Forschungsteam im Jahr 2019 bestimmte Zellfunktionen im Gehirn geköpfter Schweine wiederherstellt. „Wenn wir bestimmte Zellfunktionen im toten Gehirn wiederherstellen können, einem Organ, das bekanntermaßen am anfälligsten ist bis zum Versagen”, sagt Andreevichs Kollege Nenad Sestan. Bei einer ausreichenden Blutversorgung stellten wir die Hypothese auf, dass Ähnliches auch bei anderen transplantierbaren lebenswichtigen Organen erreicht werden könnte.” .

Für einen Praxistest von OrganEx überraschten die Forscher Hausschweine im Alter von zehn bis zwölf Wochen und verursachten einen Herzstillstand. Anschließend ließen sie die toten Tiere eine Stunde lang bei Raumtemperatur stehen, bevor sie das OrganEx-System auslieferten. Zum Vergleich setzten sie bei einigen Tieren stattdessen eine herkömmliche Herz-Lungen-Maschine ein. Die Tiere wurden auf diese Weise sechs Stunden lang behandelt. Anschließend untersuchten die Forscher die Blutgefäßdurchlässigkeit, die Organfunktion und analysierten auch, welche Gene auf Zellebene aktiviert wurden – ein Indikator für die molekularen Prozesse, die in der Zelle ablaufen.

Mitglieder arbeiten auch nach Feierabend

Ergebnis: Nach sechsstündiger Behandlung mit OrganEx waren die Organe der verstorbenen Schweine hochfunktionell und viele wichtige Zellfunktionen waren wiederhergestellt. „Unter dem Mikroskop war es schwierig, zwischen einem gesunden Organ und einem nach dem Tod mit der OrganEx-Technologie behandelten Organ zu unterscheiden“, sagt Andreevich-Kollege Zvonimir Vrselja. Sogar das Herz erlangte seine Kontraktionsfähigkeit zurück. „Zu unserer Überraschung konnten wir die Durchblutung im ganzen Körper wiederherstellen“, sagte Sestan. Die Forscher fanden auch zelluläre Aktivität in einigen Bereichen des Gehirns der getöteten Schweine – aber keine regulierte elektrische Aktivität, die auf Bewusstsein hindeuten würde. Als die Forscher die behandelten Tiere untersuchten, beobachteten sie spontane, unwillkürliche Muskelbewegungen im Kopf- und Halsbereich, was darauf hinweist, dass einige motorische Funktionen erhalten blieben.

„Dieses System und die damit gewonnenen Erkenntnisse haben ein großes Potenzial für vielfältige klinische Anwendungen“, kommentiert Uta Dahmin, Leiterin der Experimentellen Transplantationschirurgie am Universitätsklinikum Jena, die nicht an der Studie beteiligt war. „In der Transplantationsmedizin kann der Einsatz von ‚Organ Repair‘, der Verbesserung vorgeschädigter Organe, vor einer Transplantation ins Auge gefasst werden. Sie kann auch in anderen Fällen nach einer vorübergehenden Minderdurchblutung von Organen, wie beispielsweise einem Herzinfarkt, eingesetzt werden . Aber es ist noch ein langer Weg. Nehmen wir es von einer vielversprechenden Pilotstudie bis hin zum routinemäßigen klinischen Einsatz eines neuen Medizinprodukts.“

Neue ethische Fragen

Gleichzeitig werfen mögliche neue Möglichkeiten auch neue ethische Fragen auf: Wann ist ein Patient wirklich tot? Ist es ethisch vertretbar, Ihre Organe über OrganEx für eine Transplantation arbeiten zu lassen, aber den Patienten selbst sterben zu lassen? Brendan Parent, Direktor für Transplantationsethik und Politikforschung an der New York University, kommentierte die Studie, die ebenfalls in Nature veröffentlicht wurde, und schrieb, dass die medizinische und biologische Bestimmung des Todes möglicherweise überarbeitet werden muss. “Um besser auf diese Möglichkeit vorbereitet zu sein, müssen Kliniker möglicherweise die Art und Weise überdenken, wie sie Perfusionssysteme verwenden”, sagte Barnett.

Quelle: David Andrijevic (Yale University School of Medicine, USA) et al, Nature, Zwei: 10.1038 / s41586-022-05016-1

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