ماسوموتو و تیم او در RIKEN BDR به دنبال راه هایی برای کاهش متابولیسم بدون ایجاد هیپوترمی بوده اند. ما می دانیم که بسیاری از حیوانات – مانند خرس و سنجاب – می توانند به خواب زمستانی بپردازند، و با وجود متابولیسم بسیار کند در طول خواب زمستانی، وقتی از خواب بیدار می شوند سالم هستند. با این حال، مانند بسیاری از حیوانات، مردم به خواب زمستانی نمی روند. این پایان داستان بود تا اینکه چند سال پیش گروه سوناگاوا راهی برای القای حالت خواب زمستانی در موش‌هایی که معمولاً به خواب زمستانی نمی‌روند، کشف کردند.
این مطالعه در منتشر شد JTCVS باز است در 7 نوامبر
مرجع مجله:
منبع:
Genshiro Sunagawa، مرکز RIKEN برای تحقیقات دینامیک بیوسیستم
محققان به رهبری هیدتوشی ماسوموتو و گنشیرو سوناگاوا در مرکز تحقیقات دینامیک بیوسیستم RIKEN (BDR) در ژاپن روش جدیدی را برای محافظت از اندام ها در حین جراحی قلب و آئورت در زمانی که گردش خون باید مسدود شود، توسعه داده اند. این تکنیک به جای تکیه بر دمای سرد برای القای هیپومتابولیسم و کاهش نیاز به اکسیژن، با تحریک نورون های Q در مغز کار می کند که متابولیسم را به حالت خواب زمستانی کاهش می دهد. در این مطالعه اثبات مفهوم، این روش کلیه‌های موش را از آسیب ناشی از کمبود اکسیژن محافظت کرد و از عوارض جانبی مضر مرتبط با هیپوترمی طولانی مدت جلوگیری کرد. این یافته ها می تواند به روش های جدیدی برای انجام جراحی های مشابه در افراد منجر شود.
شویچی کیو.، و همکاران (2022) هیپومتابولیسم ناشی از نورون های Q آسیب حاد کلیه را در مدل موش تقلید از جراحی قلبی عروقی که نیاز به توقف گردش خون دارد، بهبود می بخشد. JTCVS باز است. doi.org/10.1016/j.xjon.2022.11.001.
هدف نهایی تحقیقات ماسوموتو و سوناگاوا کاهش متابولیسم افراد در طی عمل جراحی قلب یا به دلایل پزشکی دیگر با استفاده از برخی تغییرات این تکنیک است. اما از آنجایی که نورون‌های کیو در افراد را نمی‌توان به‌طور انتخابی در موش‌های مهندسی‌شده آزمایشی فعال کرد، این تیم اکنون به دنبال راه‌هایی برای محافظت از اندام‌های پایین دست از مغز هستند. سوناگاوا توضیح می‌دهد: «فعال‌سازی نورون‌های کیو باعث ایجاد توالی رویدادهای بیولوژیکی می‌شود که به اندام‌ها اجازه می‌دهد روزها در یک حالت هیپومتابولیک وجود داشته باشند. هنگامی که دقیقاً بدانیم این رویدادها چیست، مطمئن هستیم که می‌توانیم آنها را از نظر دارویی در بدن القا کنیم، بدون اینکه لازم باشد ابتدا نورون‌های Q را فعال کنیم.
برای برخی از انواع جراحی قلب و آئورت، پزشکان باید گردش خون را در حالی که برای ترمیم آئورت کار می کنند، قطع کنند. در 50 سال گذشته، این نوع جراحی پس از استفاده از دماهای سرد برای ایجاد هیپوترمی عمیق انجام شده است که متابولیسم بدن را کند می کند تا اندام ها بتوانند با اکسیژن بسیار کمی زنده بمانند. در حالی که این کار در محافظت از اندام هایی مانند کلیه ها موثر است، انعقاد خون را نیز کاهش می دهد و باعث خونریزی بیش از حد و نیاز به تزریق خون می شود.
اما ابتدا باید اثربخشی این تکنیک در مدل‌های حیوانی تأیید شود. مطالعه جدید اولین اجرای بالینی این روش است و اثربخشی آن را با استفاده از مدل موش جراحی آئورت که نیاز به ایست گردش خون دارد، آزمایش کرد. مطالعات قبلی این تیم نشان داد که هیپومتابولیسم در سطح خواب زمستانی را می توان با فعال کردن نورون های خاصی در هیپوتالاموس مغز به نام نورون های Q به دست آورد. بیوتکنولوژی کموژنتیک به محققان این امکان را داد که با تزریق، این نورون‌های خاص را فعال کنند. آنها چهار گروه از موش‌های مدل را مقایسه کردند که در مورد استفاده از دمای سرد برای القای هیپومتابولیسم و فعال شدن یا نبودن نورون‌های Q متفاوت بودند.
اگر بتوانیم آنها را القا کنیم، احتمالات زیادی برای استفاده از حالت‌های خواب زمستانی در پزشکی قلبی عروقی، احیا یا موارد دیگر وجود دارد که در آنها حفاظت از اندام از طریق هیپوترمی ناکافی یا نامناسب است.
آسیب کلیه و عملکرد کلیه با بررسی سطوح بیومارکرها در خون ارزیابی شد. تجزیه و تحلیل نشان داد که هیپومتابولیسم ناشی از نورون های Q در دمای نرمال از کلیه ها و همچنین ناشی از هیپوترمی محافظت می کند. ماسوموتو می‌گوید: با این نتایج، اکنون می‌دانیم که حالت‌های خواب زمستانی ناشی از نورون‌های Q را می‌توان برای محافظت از اندام‌ها استفاده کرد.