Die Forschung an Schweinen erschüttert unser Wissen über das Sterben

Mit mehr Forschung könnte die hochmoderne Technik eines Tages möglicherweise dazu beitragen, menschliche Organe länger zu erhalten, sodass mehr Menschen Transplantationen erhalten können.

Die Forscher verwendeten ein von ihnen entwickeltes System namens OrganEx, mit dem Sauerstoff durch den Körper eines toten Schweins rezirkuliert werden kann, wodurch Zellen und einige Organe nach einem Herzstillstand erhalten bleiben.

„Diese Zellen funktionieren Stunden, nachdem sie nicht funktionieren sollten“, sagte Dr. Nenad Sestan, der Harvey und Kate Cushing Professor für Neurowissenschaften und Professor für vergleichende Medizin, Genetik und Psychiatrie in Yale, der die Studie leitete.

„Und das sagt uns, dass der Untergang von Zellen aufgehalten werden kann. Und ihre Funktionalität in mehreren lebenswichtigen Organen wiederhergestellt werden kann. Sogar eine Stunde nach dem Tod“, sagte er in einer Pressekonferenz.

Die wissenschaftliche Zeitschrift Nature veröffentlicht die Forschung Am Mittwoch.

“Dies ist eine wirklich bemerkenswerte und unglaublich bedeutsame Studie. Sie zeigt, dass Zellen in Organen von Säugetieren (einschließlich Menschen) wie dem Gehirn nach dem Tod nicht viele Stunden lang sterben. Dies ist weit in die postmortale Phase hinein”, sagte Dr. Sam Parnia, außerordentlicher Professor für Intensivmedizin und Direktor für Intensivmedizin und Reanimationsforschung an der NYU Grossman School of Medicine, sagte dem Science Media Centre in London. Parnia war nicht an der Forschung beteiligt.

Die Bilder oben stellen Leber und Niere dar, unten.  Die Zellen auf der linken Seite wurden einer Kontrollperfusion unterzogen, während die Bilder auf der rechten Seite die Organe darstellen, die einer Perfusion mit dem in der neuen Studie beschriebenen OrganEx-System unterzogen wurden.  Sie zeigen Gewebeintegrität und dass bestimmte Zellfunktionen wiederhergestellt wurden.

Das OrganEx-System pumpt eine mit Blut vermischte Flüssigkeit, Perfusat genannt, durch die Blutgefäße der toten Schweine. Das Perfusat enthält eine synthetische Form des Proteins Hämoglobin und mehrere andere Verbindungen und Moleküle, die zum Schutz der Zellen und zur Verhinderung von Blutgerinnseln beitragen. Sechs Stunden nach der Behandlung mit OrganEx stellte das Team fest, dass bestimmte wichtige Zellfunktionen in vielen Bereichen des Schweinekörpers aktiv waren – einschließlich Herz, Leber und Niere – und dass einige Organfunktionen wiederhergestellt worden waren.

Es baut auf Forschungsergebnissen auf, die 2019 von demselben Team veröffentlicht wurden, das ein ähnliches experimentelles System namens BrainEx verwendete, das künstliches Blut in die Gehirne von Schweinen lieferte. Verhinderung des Abbaus wichtiger neuraler Funktionen.

Wie könnte die Forschung auf den Menschen übertragen werden?

Während sich die Forschung noch in einem extrem frühen Stadium befindet und sehr experimentell ist, sagten die Forscher, sie hofften, dass ihre Arbeit bei Schweinen letztendlich auf Menschen angewendet werden könnte, vor allem im Hinblick auf die Entwicklung von Möglichkeiten zur Erweiterung des Fensters für Transplantationen. Der derzeitige Vorrat an Organen ist äußerst begrenzt, Millionen von Menschen weltweit warten auf Transplantationen.

„Ich denke, die Technologie ist sehr vielversprechend für unsere Fähigkeit, Organe zu erhalten, nachdem sie einem Spender entnommen wurden“, sagte Co-Autor Stephen Latham, Direktor des Yale Interdisziplinären Zentrums für Bioethik, bei der Besprechung.

„Sie könnten das Organ eines verstorbenen Spenders entnehmen und es an die Perfusionstechnologie anschließen und es dann vielleicht über einen langen Zeitraum über weite Strecken transportieren, um es zu einem Empfänger zu bringen, der es benötigt.“

Die Forscher machten deutlich, dass sie die Schweine in keiner Weise wieder zum Leben erwecken würden und mehr Arbeit erforderlich sei, um zu verstehen, ob die Organe für Transplantationen geeignet seien.

„Wir können nicht sagen, dass diese Studie gezeigt hat, dass eines der Organe dieses Schweins … bereit für die Transplantation in andere Tiere war, wir wissen nicht, dass sie alle funktionieren, was wir sehen, ist das Zell- und Stoffwechselebene”, erklärt Latham. “Und wir sind noch lange nicht in der Lage zu sagen: ‘Oh mein Gott, wir haben nicht nur dieses Schwein wieder zum Leben erweckt, sondern jedes einzelne Organ.’ Das können wir noch nicht sagen. Es ist noch viel zu früh.”

Genetisch verändertes Schweineherz, das einem verstorbenen Empfänger transplantiert wurde, sagen Forscher

Die Forschung hat das Potenzial, zu neuen Behandlungsstrategien für Menschen mit Herzinfarkt oder Schlaganfall zu führen, sagte Dr. Robert J. Porte vom Universitätsklinikum Groningen in den Niederlanden in einem parallel zur Studie veröffentlichten Artikel.

„Man könnte sich vorstellen, dass das OrganEx-System (oder Komponenten davon) verwendet werden könnten, um solche Menschen in einem Notfall zu behandeln. Allerdings sind zunächst weitere Untersuchungen erforderlich, um die Sicherheit der Systemkomponenten in bestimmten klinischen Situationen zu bestätigen“, sagte er Porte, der nicht an der Untersuchung beteiligt war.

Latham sagte jedoch, eine solche Möglichkeit sei „ziemlich weit entfernt“.

„Diese Idee, (eine) Person anzuschließen, die eine ischämische Verletzung erlitten hat, wissen Sie, jemand, der ertrunken ist oder einen Herzinfarkt hatte, ist meiner Meinung nach ziemlich weit entfernt. Die viel vielversprechendere kurzfristige potenzielle Verwendung hier ist die Organerhaltung zur Transplantation.”

Die Forscher verwendeten im Rahmen der Studie bis zu 100 Schweine, und die Tiere standen unter Narkose, als der Herzinfarkt ausgelöst wurde.

Die Forschung hilft Wissenschaftlern auch, den Prozess des Todes besser zu verstehen – etwas, das relativ wenig erforscht ist, sagte Sestan.

„Innerhalb von Minuten, nachdem das Herz aufgehört hat zu schlagen, gibt es eine ganze Kaskade von biochemischen Ereignissen, die durch einen Mangel an Blutfluss ausgelöst werden, was Ischämie ist. Und was dazu führt, ist, dass Sauerstoff und Nährstoffe, die die Zellen zum Überleben benötigen, gestoppt werden. Und das beginnt, Zellen zu zerstören“, fügte Sestan hinzu.

„Was wir gezeigt haben … ist, dass dieses Fortschreiten zu einem massiven dauerhaften Zellversagen nicht so schnell passiert, dass es nicht gewarnt oder möglicherweise korrigiert werden kann.

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