何为死亡?死猪器官部分“复生”震惊研究者

何为死亡?死猪器官部分“复生”震惊研究者

本文来自微信公众号:Nature Portfolio (ID:nature-portfolio),作者:Max Kozlov,头图来自:unsplash

研究者在动物死亡一小时后,恢复了其重要器官(如心脏和大脑)的循环和细胞活动[1]。这项研究挑战了心脏死亡(血液循环和氧合停止时发生)不可逆转的观点,提出了关于死亡定义的伦理问题。这项研究是2019年一项实验[2]的后续,当时同一组科学家在动物死亡4小时后恢复了猪的离体大脑,引发对“脑死亡是最终死亡”观点的质疑。

最新的这项研究“令人震惊”,Nita Farahany说,她是美国杜克大学的神经伦理学家。她说,虽然这还是初步研究,但它表明人们认为的一些人体极限可能会随时间被攻克

在死后得到OrganEx系统提供的血液溶液后,死去的猪心脏、肝脏和肾脏表现出了活性。来源:Mario Silva/Getty

这项研究8月3日发表于《自然》[1],研究人员将已经死亡一小时的猪和一个名为OrganEx的系统相连,该系统将血液替代物灌注入动物身体。这种溶液(含有这只动物的血液和13种化合物,如抗凝血剂)延缓了尸体的分解,并很快恢复了一些器官功能,如心脏收缩及肝肾活动。虽然OrganEx帮助保存了一些脑组织的完整性,但研究者没有观察到能表明动物恢复任何意识或知觉的协调脑活动

与2019年的论文一样,这项研究也可能重新点燃关于死亡定义或死后器官捐赠的争议。作者警告说,这些结果没有表明猪死后以任何方式“复活”了,尤其是在没有大脑电活动的情况下。“我们让细胞做了一些它们在动物死后本来做不了的事”,研究团队成员、耶鲁大学神经科学家Zvonimir Vrselja说。“我们并不是说这有临床意义,但它走在对的方向上。”

循环重启

根据2019年的猪脑研究,耶鲁神经科学家、团队成员Nenad Sestan预计这些实验可能奏效,因为大脑是最易受缺氧影响的器官。“如果你能恢复死去猪脑的某些功能,对其他器官也可以做到。”他说。

为了找到答案,他和同事调整了2019年研究中使用的BrainEx溶液和技术。“BrainEx是为特定器官量身定制的,但我们必须找到一个共同基准,可以让OrganEx适用于所有器官。”Vrselja说。在OrganEx溶液里,研究者使用了抑制凝血和免疫系统的化合物,后者在身体各处比在大脑中更活跃,他说。

左边图像显示了对照组猪的肝脏(上)和肾脏(下)细胞;右边图像显示的是用OrganEx处理的猪的细胞,它们恢复了一些组织完整性和特定的细胞功能。来源:David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang; Sestan Laboratory; Yale School of Medicine

Sestan团队从本地农场饲养者那里获得了实验用猪,监测三天后注射了镇静剂、装上机械通气装置,用电击心脏方式引发心脏骤停。在确认没有脉搏后,他们将猪移出机械通气装置。在猪死后一小时,他们重新启动了通气机和麻醉。一部分猪被连接上OrganEx系统;其他则不作处理或仅连接体外膜氧合(ECMO)装置,一些医院使用ECMO作为最终手段为身体提供氧气、排出二氧化碳。

6小时后,研究人员注意到,接受OrganEx溶液的猪比接受ECMO或没有处理的猪重启了更有效的循环。氧气开始流向OrganEx动物的全身组织,心脏扫描监测到了一些电活动和收缩。不过,研究团队成员、耶鲁大学神经科学家David Andrijevic说,心脏并未完全重启,也不清楚它在这些动物身上到底做了什么。

研究者还注意到,OrganEx猪的肝脏比其他猪产生了更多白蛋白。相比其他组,OrganEx猪每一个重要器官中的细胞对葡萄糖的响应也更多,表明这种处理开启了代谢。

Vrselja说,鉴于死亡后很快会开始分解,这些发现令人震惊。心脏停跳以后几分钟,身体就会缺氧,酶开始消化细胞膜,导致器官迅速失去其结构完整性。

研究者还发现,与ECMO或无处理组相比,OrganEx组的所有主要器官中,有更多负责细胞功能和修复的基因处于活跃状态

非自主活动

奇怪的是,只有OrganEx组的猪在注射造影剂以后开始不自主地抽搐头部、脖子和躯干,造影剂是为了帮助显示实验猪大脑的后续处理。研究者对这些运动没有很好的解释,他们指出,由于缺乏电活动,这些运动不太可能从大脑产生。他们说这些运动有可能来自脊髓,它能控制一些独立于大脑的运动功能

Farahany说,如果细胞复原的发现能够在动物、以及最终在人类身上复现,它们可能对人类长寿的影响,可能像心肺复苏(CPR)和机械通气装置的问世一样“深远”。这是因为,这些技术有朝一日或可用于保存移植器官(这些器官非常紧缺),甚至临床上的复苏。

目前,ECMO被用于尝试保存一些死者器官以供捐赠,或尝试在患者心脏病发作后进行复苏。为此,医生通常需要在心脏病发或死亡后不久就启动ECMO——而且成功率可能很低,取决于损伤的严重性,Sam Shemie说,他是加拿大麦吉尔大学健康中心的重症医学医师。

英国爱丁堡皇家医院的移植外科医生Gabriel Oniscu说,鉴于OrganEx和ECMO的猪器官表现不同,这可能是一项“里程碑式”的研究,能够“极大提高可恢复用于移植的的器官数量”。

不过在此之前,非常关键的是,还需要进一步研究评估恢复的器官的生存力,Shemie说。

伦理挑战

Farahany说,伴随这些可能影响而来的还有伦理挑战,尤其是假如该技术有朝一日可以在死后恢复大脑活动。

研究人员指出,猪的大脑活动可能已经消失,因为他们灌注的溶液(28 ºC)低于正常体温,或因为溶液中含有可能阻断此类信号的镇静化合物和神经阻断剂。Farahany说,对未来研究者来说,测试大脑活动的任何恢复迹象非常重要,尤其是考虑到研究者在实验中观察到了颈部的抽搐。

纽约大学生物伦理学家Arthur Caplan说,这项研究进一步强调了死亡并不是一个瞬间而是一个过程,使得人们很难提出一种统一的方式来宣布一个人死亡。这意味着死亡的法律定义将随着医学持续进步而继续调整,他补充说。“人们倾向于关注脑死亡,但对于心脏死亡何时发生没有太多共识。这篇论文以一种重要的方式使人们深刻认识到这个问题。”

参考文献:

1.Andrijevic, D. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-022-05016-1 (2022).

2.Vrselja, Z. et al. Nature 568, 336–343 (2019).

原文以Pig organs partially revived in dead animals — researchers are stunned为标题发表在2022年8月3日《自然》的新闻版块上

本文来自微信公众号:Nature Portfolio (ID:nature-portfolio),作者:Max Kozlov

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英雄所见略同

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