Замороженный более 7 лет мозг, удалось оживить!
Originally posted by walter_simons at Замороженный более 7 лет мозг, удалось оживить!
Весьма любопытные опыты ставили японцы в середине прошлого века. Я наткнулся на статью, которая описывает этот интересный эксперимент. Авторы статьи: Исаму Суда (ISAMU SUDA), Киоко Кито (KYOKO KITO) и Чицуко Адачи (CHIZUKO ADACHI), ученые из отдела физиологии, медицинского факультета, Университета Кобе. Оригинал в PDF`е можно почитать здесь
Попробую кратко перевести суть.
Исследователи ранее сообщали, что мозг кошки, который был извлечен и заморожен, а потом некоторое время хранился, показывал спонтанную электроактивность после оттаивания и реперфузии кровью. Извлечение мозга было выполнено во время начальной перфузии (водного-солевым раствором декстрана). Затем применяли стандартную глицериновцю технику перфузии, замораживали мозг и хранили in vitro (в контейнере) при температуре -20 ° C .
ЭГ оживленного(!) после такой заморозки мозга напоминала нормальную ЭГ не извлеченного кошачьего мозга. Однако, чем дольше был срок хранения, тем медленнее становился основной ритм. Они попытались исследовать эффекты длительного хранения (в течении многих лет) на спонтанную активность и структурную целостность тканей мозга. Результаты определяли путем регистрации ЭГ активности и по данным гистологического исследования.
Подобным образом произвели закладку мозгов с 19 августа 1965 года в морозильную камеру при температуре -20 ° C и хранили их так до 11 ноября 1972 года. По прошествии 7 лет, приступили к изучению.
Разморозку осуществляли очень осторожно, в течении 12 часов. Только после этого подали кровоснабжение в нормальных для кошачьего мозга условиях (температура, давление, пульс). Результаты замера ЭГ активности вы можете посмотреть на рисунке:
В течении последующих 4 часов регистрировалась ритмическая электроактивность разных отделов мозга! С течением времени ЭГ картина начинает дезорганизовываться, распадается ритм и остается лишь спорадическая активность нейронов. В течении первого часа отключается кора головного мозга, затем таламические структуры.
Еще один интересный рисунок:
На нем изображены автокорреляционные кривые электроактивности оживленных мозгов с разными сроками хранения. А - контрольный мозг под наркозом. B - 5-дневное хранение, С- 203-дней криосохранения, D - 777-дней заморозки и E, мозг пробывший замороженными 7,25 лет. Все образцы хранились при температуре -20 °С весь срок!
Разумеется, заметна деградация электроактивности мозга, зависящая от срока хранения. Это так же подтверждается данными гистологического исследования.
Главное в этом исследовании на мой взгляд то, что мозг вообще удалось вернуть к жизни после цикла заморозки и разморозки. Еще больше впечатляет сроки хранения и температуры хранения. Свыше 7 лет при температуре -20 °С! Разумеется повреждения были серьезные, гистологией они подтверждаются - множественные кровоизлияния, области некроза.
Исследователи пришли к интересным выводам: 1) реперфузия кровью увеличивает повреждения 2) из разных криопротекторов, лучшую выживаемость при разморозке от -20 дает Глицерин, затем ДМСО, остальные не годятся 3) оживить мозг (зафиксировать ЭГ активность) при разморозке с температур от -90 и ниже не удается ни с каким криопротектором.
Какие выводы можем сделать мы? Статья прямое доказательство того, что применять уравнение Аррениуса к замороженным биообъектам некорректно! О чем я писал в отдельном посте. Не надо мудрить со сложными смесями криопротекторов, глицерин идеален, если он позволяет не просто хранить мозг в течении лет, но и оживлять его. Температура хранения и повреждения тканей коррелируют. Существует некий оптимум для длительного хранения, мы теоретически его рассчитали, это -55°С. Выше такой температуры, процессы тепловой и химической деградации слишком заметны на протяжении многих лет, а ниже -80°С, вероятно, тепловые напряжения наносят слишком много повреждений тканям (поэтому никакой ЭГ активности мозга, японцы не зафиксировали).
PS: Интересно было бы почитать отчеты и гистологические исследования мозга крупных животных или человека, размороженного с температуры хранения -198°С в жидком азоте. Если есть такие, поделитесь ссылкой!
Весьма любопытные опыты ставили японцы в середине прошлого века. Я наткнулся на статью, которая описывает этот интересный эксперимент. Авторы статьи: Исаму Суда (ISAMU SUDA), Киоко Кито (KYOKO KITO) и Чицуко Адачи (CHIZUKO ADACHI), ученые из отдела физиологии, медицинского факультета, Университета Кобе. Оригинал в PDF`е можно почитать здесь
Попробую кратко перевести суть.
Исследователи ранее сообщали, что мозг кошки, который был извлечен и заморожен, а потом некоторое время хранился, показывал спонтанную электроактивность после оттаивания и реперфузии кровью. Извлечение мозга было выполнено во время начальной перфузии (водного-солевым раствором декстрана). Затем применяли стандартную глицериновцю технику перфузии, замораживали мозг и хранили in vitro (в контейнере) при температуре -20 ° C .
ЭГ оживленного(!) после такой заморозки мозга напоминала нормальную ЭГ не извлеченного кошачьего мозга. Однако, чем дольше был срок хранения, тем медленнее становился основной ритм. Они попытались исследовать эффекты длительного хранения (в течении многих лет) на спонтанную активность и структурную целостность тканей мозга. Результаты определяли путем регистрации ЭГ активности и по данным гистологического исследования.
Подобным образом произвели закладку мозгов с 19 августа 1965 года в морозильную камеру при температуре -20 ° C и хранили их так до 11 ноября 1972 года. По прошествии 7 лет, приступили к изучению.
Разморозку осуществляли очень осторожно, в течении 12 часов. Только после этого подали кровоснабжение в нормальных для кошачьего мозга условиях (температура, давление, пульс). Результаты замера ЭГ активности вы можете посмотреть на рисунке:
В течении последующих 4 часов регистрировалась ритмическая электроактивность разных отделов мозга! С течением времени ЭГ картина начинает дезорганизовываться, распадается ритм и остается лишь спорадическая активность нейронов. В течении первого часа отключается кора головного мозга, затем таламические структуры.
Еще один интересный рисунок:
На нем изображены автокорреляционные кривые электроактивности оживленных мозгов с разными сроками хранения. А - контрольный мозг под наркозом. B - 5-дневное хранение, С- 203-дней криосохранения, D - 777-дней заморозки и E, мозг пробывший замороженными 7,25 лет. Все образцы хранились при температуре -20 °С весь срок!
Разумеется, заметна деградация электроактивности мозга, зависящая от срока хранения. Это так же подтверждается данными гистологического исследования.
Главное в этом исследовании на мой взгляд то, что мозг вообще удалось вернуть к жизни после цикла заморозки и разморозки. Еще больше впечатляет сроки хранения и температуры хранения. Свыше 7 лет при температуре -20 °С! Разумеется повреждения были серьезные, гистологией они подтверждаются - множественные кровоизлияния, области некроза.
Исследователи пришли к интересным выводам: 1) реперфузия кровью увеличивает повреждения 2) из разных криопротекторов, лучшую выживаемость при разморозке от -20 дает Глицерин, затем ДМСО, остальные не годятся 3) оживить мозг (зафиксировать ЭГ активность) при разморозке с температур от -90 и ниже не удается ни с каким криопротектором.
Какие выводы можем сделать мы? Статья прямое доказательство того, что применять уравнение Аррениуса к замороженным биообъектам некорректно! О чем я писал в отдельном посте. Не надо мудрить со сложными смесями криопротекторов, глицерин идеален, если он позволяет не просто хранить мозг в течении лет, но и оживлять его. Температура хранения и повреждения тканей коррелируют. Существует некий оптимум для длительного хранения, мы теоретически его рассчитали, это -55°С. Выше такой температуры, процессы тепловой и химической деградации слишком заметны на протяжении многих лет, а ниже -80°С, вероятно, тепловые напряжения наносят слишком много повреждений тканям (поэтому никакой ЭГ активности мозга, японцы не зафиксировали).
PS: Интересно было бы почитать отчеты и гистологические исследования мозга крупных животных или человека, размороженного с температуры хранения -198°С в жидком азоте. Если есть такие, поделитесь ссылкой!