Новости

Nov 13, 2023

Экзогенная трансплантация митохондрий улучшает выживаемость и неврологические исходы после реанимации после остановки сердца

Объем BMC Medicine

BMC Medicine, том 21, номер статьи: 56 (2023 г.) Цитировать эту статью

2778 Доступов

1 Цитаты

62 Альтметрика

Подробности о метриках

Митохондриальная трансплантация (MTx) — это новая, но плохо изученная технология, потенциально способная смягчить тяжелые ишемически-реперфузионные повреждения после остановки сердца (ОА). Чтобы устранить критические пробелы в текущих знаниях, мы проверяем гипотезу о том, что MTx может улучшить результаты после реанимации КА.

Это исследование включает исследования как in vitro, так и in vivo. Первоначально мы исследовали миграцию экзогенных митохондрий в первичную культуру нервных клеток in vitro. Экзогенные митохондрии, выделенные из головного мозга и мышечной ткани крыс-доноров, и эндогенные митохондрии нервных клеток перед совместным культивированием отдельно метили. Через 24 часа после совместного культивирования с помощью микроскопии наблюдали перенос митохондрий. Содержание аденозинтрифосфата (АТФ) in vitro оценивали в свежевыделенных и замороженно-размороженных митохондриях, чтобы сравнить их влияние на выживаемость. Наше основное исследование представляло собой крысиную модель КА in vivo, в которой крысы подвергались асфиксической КА в течение 10 минут с последующей реанимацией. В момент достижения успешной реанимации крыс случайным образом распределяли в одну из трех групп внутривенных инъекций: носитель, замороженные-размороженные или свежие жизнеспособные митохондрии. В течение 72 часов после АК терапевтическую эффективность МТ оценивали путем сравнения показателей выживаемости. С помощью микроскопии визуализировали персистенцию меченых донорских митохондрий в критических органах животных-реципиентов через 24 часа после КА.

Пожертвованные митохондрии были успешно внедрены в культивируемые нервные клетки. Перенесенные экзогенные митохондрии локализованы совместно с эндогенными митохондриями внутри нервных клеток. Содержание АТФ в свежих митохондриях было примерно в четыре раза выше, чем в замороженных-размороженных митохондриях. В исследовании выживаемости in vivo свежевыделенные функциональные митохондрии, а не замороженно-размороженные митохондрии, значительно увеличивали 72-часовую выживаемость с 55 до 91% (P = 0,048 по сравнению с наполнителем). Благоприятное влияние на выживаемость было связано с улучшением быстрого восстановления уровня лактата и глюкозы в артериях, микроциркуляции головного мозга, отека легких и неврологических функций. Меченые митохондрии наблюдались внутри жизненно важных органов выживших крыс через 24 часа после СА.

MTx, выполненный сразу после реанимации, улучшил выживаемость и неврологическое восстановление у крыс после СА. Эти результаты обеспечивают основу для будущих исследований, направленных на содействие развитию МТ как новой терапевтической стратегии для спасения жизней, потерянных в настоящее время после КА.

Отчеты экспертной оценки

Трансплантация митохондрий (MTx) — это новая технология, способная улучшить функцию клеток, поврежденных ишемией и реперфузией (I/R). Во время остановки сердца (ОА) ишемическое повреждение быстро истощает клеточный аденозинтрифосфат (АТФ), генерирует свободные радикалы и нарушает регуляцию ионного контроля натрия и кальция. Эти механизмы запускают дополнительные сигнальные каскады, которые могут ухудшаться во время реперфузии, приводя к глубокой митохондриальной дисфункции и смерти [1,2,3,4]. К счастью, поврежденные митохондрии способны к самовосстановлению и клеточной защите посредством деления, слияния, митофагии и недавно описанного механизма межклеточного переноса митохондрий [5, 6]. Открытие того, что митохондрии могут мигрировать из клетки в клетку, предполагает возможность трансплантации митохондрий здорового донора в клетки с поврежденными митохондриями [7,8,9].

Ряд исследований выявил улучшение результатов после МТ при повреждениях сердца [10,11,12,13,14,15,16,17] и инсульте [6, 18]. Митохондрии вводили непосредственно в ткани-мишени или доставляли путем простой внутривенной инфузии [18]. Однако степень поглощения митохондрий нейронами, кардиомиоцитами и другими органами неизвестна. Неизвестно, как долго донорские митохондрии сохраняются в тканях в виде здоровых (дышащих) митохондрий или они просто обеспечивают короткоживущие биологически активные митохондриальные частицы. Кроме того, MTx не изучался при травмах И/Р после ОК.