研究发现在小鼠体内诱导冬眠状态可以在心脏手术期间保护它们的器官

由日本理化学研究所生物系统动力学研究中心 (BDR) 的 Hidetoshi Masumoto 和 Genshiro Sunagawa 领导的研究人员开发了一种新方法，可以在必须阻断血液循环的心脏和主动脉手术期间保护器官。该技术不是依靠低温来诱导代谢减退和减少对氧气的需求，而是通过刺激大脑中的 Q 神经元起作用，从而将新陈代谢减慢到类似冬眠的状态。

在这项概念验证研究中，该程序保护小鼠肾脏免受缺氧造成的损害，并避免了与长时间低温相关的有害副作用。这些发现可能会导致对人体进行类似手术的新方法。

对于某些类型的心脏和主动脉手术，医生在修复主动脉时必须切断血液循环。在过去的 50 年里，这种类型的手术是在使用低温诱导深度低温后进行的，这会减慢身体的新陈代谢，从而使器官可以在极少的氧气下存活。虽然这可以有效保护肾脏等器官，但也会降低血液凝固，导致出血过多和输血需求。

Masumoto 和他在 RIKEN BDR 的团队一直在寻找在不引起体温过低的情况下减缓新陈代谢的方法。我们知道许多动物——比如熊和松鼠——可以冬眠，尽管冬眠期间新陈代谢极其缓慢，但它们醒来时是健康的。然而，像大多数动物一样，人不会冬眠。

这就是故事的结局，直到几年前砂川的团队发现了一种方法可以在老鼠身上诱导类似冬眠的状态——通常情况下不冬眠的动物。“如果我们能够诱导它们，那么在心血管医学、复苏医学或其他通过低温保护器官不充分或不适当的情况下，就有很多可能使用类似冬眠的状态，”Sunagawa 说。

但首先，该技术的有效性需要在动物模型中得到验证。这项新研究是该技术的首次临床实施，并使用需要停循环的主动脉手术小鼠模型测试了其有效性。该团队之前的研究表明，可以通过激活大脑下丘脑中称为 Q 神经元的特殊神经元来实现冬眠水平的代谢减退。

化学遗传生物技术使研究人员能够通过注射触发这些特定神经元的激活。他们比较了四组模型小鼠，这些小鼠在是否使用低温诱导代谢减退以及 Q 神经元是否被激活方面存在差异。

通过观察血液中生物标志物的水平来评估肾脏损伤和肾功能。分析表明，在正常温度下由 Q 神经元诱导的低代谢保护肾脏以及使用低温诱导的低代谢。“有了这些结果，我们现在知道 Q 神经元诱导的类冬眠状态可用于保护器官，”Masumoto 说。

Masumoto 和 Sunagawa 研究的最终目标是在心脏手术期间或出于其他医学原因，使用这种技术的一些变体来减缓人们的新陈代谢。但是由于人类的 Q 神经元不能像在实验工程小鼠中那样被选择性激活，该团队现在正在寻找保护大脑下游器官的方法。

“激活 Q 神经元会触发一系列生物事件，使器官在低代谢状态下存在数天，”Sunagawa 解释说。“一旦我们准确地知道这些事件是什么，我们就有信心在体内通过药理学诱导它们，而无需首先激活 Q 神经元。”

该研究发表在JTCVS Open上。

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