中山大学团队成功“复活”死亡50分钟的大脑，肝脏在其中发挥关键作用

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撰文丨nagashi

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

在现代社会，快节奏的生活作息、连续的高强度工作使得猝死风险不断增加，而心脏性猝死是猝死最常见的病因。心脏骤停（CA）是指可导致死亡的心脏功能意外停止的突发性疾病，其已成为一个主要的公共卫生问题，约占所有心血管相关死亡的50%。尽管心肺复苏（CPR）和生命支持技术取得了进步，但患者在心脏骤停后的生存率仍然很低，仅在8%-23%之间。临床研究表明，肝功能可能会影响心脏骤停后的脑损伤，但目前尚未有研究报道直接证据。

近日，中山大学附属第一医院何晓顺、赵强和郭志勇等在 EMBO Molecular Medicine 期刊发表了题为：Liver protects neuron viability and electrocortical activity in post-cardiac arrest brain injury 的研究论文。

该研究利用团队国际首创的“离体大脑养护技术”，成功将一个死亡了50分钟的离体猪大脑“复活”，改善离体大脑的神经细胞活力，且细胞显微结构得到明显改善，可恢复并维持其脑电活动。

具体来说，该研究在猪模型中观察到，与没有肝缺血的再灌注大脑相比，同时存在肝缺血的大脑的额叶梗死面积更大，脑组织损伤评分升高，血管内CD45+细胞粘附增加。在团队自主开发的离体大脑常温机械灌注（NMP）模型中，证明了在大脑NMP回路中增加功能性肝脏，可显著减少心脏骤停后的脑损伤、增加神经元活力并改善皮层电活动，此外，在存在或不存在肝缺血的情况下，转录组和代谢组均观察到显著改变。

这项研究强调了一种新的心肺肝脑复苏策略，将有助于减少心脏骤停后的患者死亡、改善预后。

心脏骤停（CA）后的死亡主要是由心脏骤停后休克和脑损伤引起的。随着自发循环的恢复，全身缺血再灌注反应导致心脏骤停后综合征，包括心脏骤停后大脑损伤、心肌功能障碍、全身缺血再灌注反应等，导致显著的发病率和死亡率。

事实上，心脏骤停后多器官功能障碍在很大程度上影响脑损伤的恢复。然而，除心脏和循环系统外，其他器官在心脏骤停后的脑损伤中的具体作用在很大程度上是未知的，这也极大地限制了新的治疗策略的发展。

此前已有研究表明，缺氧性肝炎发生在7%-21%的心脏骤停后患者中，并与神经预后差、高死亡率和在重症监护病房（ICU）的住院时间延长显著相关。在另一方面，一项基于全国人群的院外心脏骤停（OHCA）登记的回顾性观察研究结果也表明，OHCA合并肝硬化患者的总体临床和神经系统预后较差。因此，研究团队推测，肝脏可能在心脏骤停后的脑损伤的发病机制中发挥关键作用。

为了研究肝脏如何影响心脏骤停后的脑损伤，研究团队在猪体内建立了一个30分钟整体脑缺血同时肝缺血模型（BLWI-30）和一个脑缺血但无肝缺血模型（BWI-30），并在再灌注后6小时评估两组实验动物的组织损伤差异。

心脏骤停猪模型构建示意图

额叶TTC染色显示，BLWI-30组的脑梗死亡率高于BLWI-30组，而BLWI-30组额叶、枕叶和海马CA1区域的组织损伤程度也高于BWI-30组。因此，正如预期的那样，BLWI-30组的大脑平均组织损伤评分（额叶、顶叶、颞叶、枕叶和海马体）远高于BWI-30组。这些结果表明，同时发生肝缺血会加剧脑缺血的再灌注损伤。

脑损伤的综合性分析：BLWI-30组比BWI-30组更严重

接下来，研究团队进一步确定了并发肝缺血是否可以诱导浸润大脑的免疫细胞数量增加。在五个大脑区域的HE染色切片中，与BWI-30组相比，BLWI-30组在大脑的血管腔中发现了更多的有核血细胞，特别是在额叶中。免疫组化染色进一步表征显示，与BWI-30组相比，BLWI-30组大脑中有更多的CD45+细胞，特别是在额叶和颞叶中。这些结果表明，缺血性肝脏可能会增加脑缺血后再灌注损伤期间的局部免疫反应。

与BWI-30组相比，BLWI-30组在体内观察到更多的血管内CD45+细胞

进一步研究表明，在离体大脑常温机械灌注（NMP）模型中，心脏骤停后的脑循环和肝脏代谢活动得到恢复，显著减少了心脏骤停后的脑损伤、增加了神经元活性并保护细胞结构，以及改善了大脑皮层的电生理活动。

肝辅助NMP可减少猪脑细胞损伤和缺氧损伤

为了阐明肝脏对脑损伤保护作用的分子机制，研究团队采用转录组测序（RNA-seq）来分析大脑的额叶和颞叶等组织。结果显示，与BWI-30组相比，BLWI-30组的脑组织中的细胞死亡和免疫反应减少。代谢组分析显示，在离体大脑NMP期间，肝脏通过增加酮体的产生来增强能量代谢来支持大脑，BLWI-30组的亚油酸、花生四烯酸及其衍生物等代谢物减少，它们有助于神经保护并支持各种病理条件下的神经元存活，包括缺血性损伤。这些结果表明，肝缺血存在与否导致大脑的转录组和代谢组发生巨大变化。

心脏骤停后，是否肝缺血导致大脑的转录组和代谢组的巨大差异

总的来说，这项研究表明，肝脏在心脏骤停后的大脑损伤的发病机制中发挥关键作用，这些发现揭示了一种新的心肺肝脑复苏策略。此外，离体肝脏辅助脑NMP模型为进一步研究大脑的最大缺血耐受性以及其他器官在心脏骤停后的脑损伤中的作用提供了一个独特平台。因此，该研究提出的新见解将有助于提高心脏骤停患者的生存率并改善其预后，对心源性猝死等疾病的治疗有重大意义。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s44321-024-00140-z

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