Морозоустойчивость лесной лягушки стимулирует исследования по сохранению органов
Материал подготовлен искусственным интеллектом на основе нескольких источников — ссылки на оригиналы приведены ниже.
Исследователи изучают способность лесной лягушки переживать замораживание, чтобы продлить срок хранения органов для трансплантации. Лягушка может выживать при замерзании до 70 процентов воды в организме, и учёные использовали модифицированный сахар для переохлаждения человеческой печени ниже нуля. Этот метод сохранил человеческую печень жизнеспособной в течение 27 часов, что значительно превышает нынешний предел около 12 часов.
Ключевые факты
- Лесные лягушки могут выживать при замерзании 65–70 процентов всей воды в организме, без сердцебиения, дыхания и нервной активности.
- Лесные лягушки из внутренних районов Аляски выживают при замерзании до -16°C, что на 10–13 градусов холоднее, чем у популяций из Огайо.
- В США более 100 000 человек находятся в листе ожидания на трансплантацию органов, и около 13 умирают каждый день, не дождавшись органа.
- Исследователи использовали 3-O-метил-D-глюкозу и переохлаждение, чтобы сохранить человеческую печень жизнеспособной в течение 27 часов, что более чем вдвое превышает нынешний предел.
Выживание лягушек при замерзании
У лесной лягушки в канадском январе нет сердцебиения, дыхания и измеримой нервной активности, при этом почти две трети воды в её теле замерзает во внеклеточных пространствах. Замерзание начинается с кожи и заставляет печень выбрасывать в организм глюкозу, которая действует как природный антифриз внутри клеток. Кеннет Стори из Карлтонского университета сообщает, что 65–70 процентов всей воды тела превращается в лёд во внеклеточных массах, из-за чего органы заметно сжимаются. Лягушки также накапливают мочевину, перестраивают клеточные мембраны и повышают уровень антиоксидантов до первых сильных морозов, как задокументировали Кеннет и Джанет Стори в Physiological Reviews. Северные популяции работают интенсивнее: лесные лягушки из внутренних районов Аляски выживают при замерзании до -16°C, что на 10–13 градусов холоднее, чем у их сородичей из Огайо, благодаря более крупным запасам гликогена в печени, которые мобилизуются быстрее.
Ограничения хранения органов
Стандартное сохранение органов — это статическое холодовое хранение, которое даёт трансплантационным бригадам лишь несколько часов на перемещение органа от донора к реципиенту. Коркут Уйгун, инженер-химик и системный инженер из Массачусетской больницы общего профиля, утверждает, что упаковка органа в лёд и гонка к реципиенту означает счёт на часы, а не на дни. В США более 100 000 человек находятся в листе ожидания на трансплантацию, и около 13 умирают каждый день, прежде чем орган до них доедет. Продление хранения с часов до дней превратило бы трансплантацию из экстренной гонки в логистическую операцию.
Применение сахара-антифриза
Поскольку глюкоза в концентрациях, характерных для лягушек, отравила бы ткани млекопитающих, исследователи использовали 3-O-метил-D-глюкозу — модифицированный сахар, который клетки поглощают, но не могут метаболизировать. В сочетании с переохлаждением, которое охлаждает ткань ниже нуля без замерзания, этот подход дал клинически значимый результат в 2019 году. Метод сохранил человеческую печень жизнеспособной в течение 27 часов, что более чем вдвое превышает нынешний предел около 12 часов.
1 источник
Время · отставание