Autor: Redaktion transplant campus  - Datum: 06.09.2022

OrganEx-Maschinenperfusion stellt Organfunktionen bei Schweinen nach dem Tod teilweise wieder her

US-Forschenden ist es gelungen, mittels Maschinenperfusion mit einem speziellen Perfusat bestimmte Zell- und Organfunktionen von Schweinen eine Stunde nach einem herbeigeführten Herzstillstand wiederherzustellen.

Wiederherstellung der Blutzirkulation und zellulärer Funktionen

Innerhalb weniger Minuten nach dem letzten Herzschlag beginnt eine Kaskade biochemischer Vorgänge – die durch den Mangel an Blut, Sauerstoff und Nährstoffen ausgelöst werden – die Zellen und Organe des Körpers zu zerstören. Ein Team von Forschenden aus Yale hat jedoch herausgefunden, dass ein massives und dauerhaftes Zellversagen nicht so schnell eintreten muss.

Mit Hilfe einer neuen Perfusions-Technologie mit einem speziellen zellschützenden Perfusat konnten sie die Blutzirkulation und andere zelluläre Funktionen bei Schweinen eine Stunde nach deren Tod wiederherstellen, berichten sie in der Zeitschrift Nature. (1-3)

„Nicht alle Zellen sterben sofort, sondern es gibt eine längere Reihe von Ereignissen", berichtete David Andrijevic, Neurowissenschaftler an der Yale School of Medicine und Erstautor der Studie. „Es ist ein Prozess, in den man eingreifen, ihn stoppen und einige zelluläre Funktionen wiederherstellen kann."

OrganEx als Nachfolgestudie zu BrainEx

Die Forschung baut auf einem früheren Projekt auf, bei dem die Durchblutung und bestimmte Zellfunktionen im Gehirn eines toten Schweins mit der BrainEx genannten Technologie wiederhergestellt wurden, erklärt Nenad Sestan, Professor für Neurowissenschaften und für vergleichende Medizin und Letztautor der Studie. „Wenn wir in der Lage waren, bestimmte zelluläre Funktionen im toten Gehirn wiederherzustellen, einem Organ, das bekanntermaßen am anfälligsten für Ischämie ist, stellten wir die Hypothese auf, dass etwas Ähnliches auch in anderen lebenswichtigen transplantierbaren Organen erreicht werden könnte", sagte Sestan.

In der neuen Studie wendeten die Wissenschaftler eine modifizierte Version von BrainEx namens OrganEx auf das ganze Schwein an. Die Technologie besteht aus einem Perfusionsgerät, das der Herz-Lungen-Maschine ähnelt und einer experimentellen Perfusionslösung u. a. mit Nährstoffen und zellschützenden Substanzen. Bei den betäubten Schweinen wurde ein Herzstillstand herbeigeführt, und sie wurden eine Stunde nach dem Tod mit OrganEx behandelt.

In einer Vergleichsgruppe schlossen die Forschenden sechs Tiere an eine extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO) an und perfundierten Sie mit dem autologen Blut der Tiere.

Perfusion minimiert Schäden und wiederbelebt die Organfunktionen teilweise wieder

Mit der ECMO gelang es wie zu erwarten nicht, die lebenswichtigen Organe zu durchbluten. Sechs Stunden nach der Behandlung mit OrganEx stellten die Wissenschaftler dagegen fest, dass bestimmte zelluläre Schlüsselfunktionen in vielen Bereichen des Schweinekörpers aktiv waren – unter anderem in Herz, Leber und Nieren – und dass einige Organfunktionen wiederhergestellt worden waren. So fanden sie beispielsweise Anzeichen für eine elektrische Aktivität im Herzen, das die Fähigkeit zur Kontraktion beibehielt.

„Wir waren auch in der Lage, die Durchblutung im gesamten Körper wiederherzustellen, was uns erstaunte“, so Sestan. Wenn das Herz aufhört zu schlagen, schwellen die Organe normalerweise an, wodurch die Blutgefäße kollabieren und die Durchblutung blockiert wird, sagte er. Der Kreislauf wurde jedoch wiederhergestellt und die Organe der verstorbenen Schweine, die mit OrganEx behandelt wurden, schienen auf der Ebene der Zellen und des Gewebes funktionsfähig zu sein. Histologisch war es schwierig, ein gesundes Organ von einem Organ zu unterscheiden, das nach dem Tod mit der OrganEx-Technologie behandelt worden war.

Wie im Experiment 2019 stellten sie auch fest, dass die Zellaktivität in einigen Bereichen des Gehirns wiederhergestellt worden war, obwohl während des gesamten Experiments keine organisierte elektrische Aktivität festgestellt wurde, die auf ein Bewusstsein hinweisen würde.
Das Team war besonders überrascht, unwillkürliche und spontane Muskelbewegungen im Kopf- und Halsbereich zu beobachten, als sie die behandelten Tiere untersuchten, die während des gesamten sechsstündigen Experiments betäubt blieben. Diese Bewegungen deuten darauf hin, dass einige motorische Funktionen erhalten blieben.

Einsatz könnte zukünftig die Verfügbarkeit von Spenderorganen und Transplantationen erhöhen

Den Autoren zufolge könnte die OrganEx-Technologie in Zukunft mehrere potenzielle Anwendungen haben. So könnte sie beispielsweise die Verfügbarkeit von Spenderorganen für Transplantationen erhöhen. Sie könnte auch bei der Behandlung von Organen oder Geweben helfen, die durch Ischämie bei Herzinfarkten oder Schlaganfällen geschädigt wurden. Die Forscher betonten, dass weitere Studien erforderlich sind und dass eine strenge ethische Überprüfung durch andere Wissenschaftler und Bioethiker erforderlich ist.

Weitere Informationen

Weitere Ergebnisse finden Sie in der Originalpublikation: Cellular recovery after prolonged warm ischaemia of the whole body

Autor: Redaktion transplant campus

Autor: Redaktion transplant campus

Literatur:

    1. Andrijevic D et al. Cellular recovery after prolonged warm ischaemia of the whole body. Nature 2022; 608:405-412.
    2. Yale-developed technology restores cell, organ function in pigs after death. Pressemitteilung der Yale Universität vom 03.08.2022
    3. OrganEx: Organfunktion nach dem Tod von Schweinen teilweise wieder hergestellt. Deutsches Ärzteblatt online vom 04.08.2022


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