Kada srce prestane da kuca, krv prestaje da teče i isporučuje kiseonik u mozak (hipoksija) i druge vitalne organe (ishemija). Postoji mali prozor (oko 4 minuta) pre nego što nedostatak krvotoka počne da oštećuje mozak. Posle 10 minuta očekuje se teško oštećenje mozga. Što se pre srce može ponovo pokrenuti, manje su šanse za teške povrede mozga.
Istraživači sa Instituta za medicinska istraživanja Feinstein testirali su novi pristup za povećanje stope preživljavanja, ublažavanje oštećenja i ubrzavanje popravke u ishemijskom mozgu pacova putem transplantacije mitohondrija. U radu, „Egzogena transplantacija mitohondrija poboljšava preživljavanje i neurološke ishode nakon reanimacije od srčanog zastoja“, objavljenom u časopisu BMC Medicine, istraživači detaljno opisuju korake koje su preduzeli od in vitro laboratorija do in vivo modela pacova u postizanju stope preživljavanja od 91%. — poboljšanje od 36% u odnosu na kontrolu.
Prema endosimbiotičkoj teoriji, mitohondrije su nastale kao bakterija koja je „progutana“ i stvorila simbiotski odnos sa ćelijom domaćinom, evoluirajući u mitohondrije unutar eukariotskih ćelija složenih oblika života. Ipak, mitohondrije su zadržale neke od svojih drevnih bakterijskih karakteristika. Imaju dvostruke membrane poput gram-negativnih bakterija i sposobnost da generišu ATP aerobnim disanjem — za koje je potreban kiseonik — zbog čega su našim ćelijama potrebne isporuke kiseonika iz krvi.
Kada krv prestane da teče i isporuka kiseonika prestane, mitohondrije više ne mogu da proizvode energiju i uskoro ćeliji preti opasnost da umre. Ako je krv prestala da teče svuda u telu, opasnost je svuda, ali nigde više nego u mozgu.
Nedavna istraživanja su pokazala izvesno obećanje da će mitohondrije moći da pomognu u popravljanju drugih mitohondrija. Povređene mitohondrije su sposobne za samopopravku i ćelijsku zaštitu putem fisije, fuzije i mitofagije. Nedavno opisani mehanizmi međućelijskog mitohondrijalnog transfera praćeni su transplantacijom mitohondrija i pokazalo se da imaju zaštitne efekte u mišićnim tkivima.
Istraživački tim Feinstein odlučio je da testira efikasnost transplantacije u slučaju srčanog zastoja sa posebnim fokusom na zdravlje neuronskog tkiva.
Pre nego što su pokušali da prenesu mitohondrije na pacove, istraživači su želeli da testiraju da li mitohondrije donora mogu biti zauzete neuronima koji rastu u kulturi. Da bi se to uradilo, mitohondrije ekstrahovane iz mozga pacova i mišićnog tkiva obojene su crvenom bojom, a mitohondrije nervnih ćelija su obojene zelenom bojom. Donirane mitohondrije su uzete u kultivisane nervne ćelije i ko-lokalizovane sa endogenim mitohondrijama unutar neuralnih ćelija. Sa uspešno završenim laboratorijskim testom, došlo je vreme da ga isprobamo u živom modelu.
Trideset tri pacova su stavljena u srčani zastoj na 10 minuta, a zatim su reanimirani i dobili su jedan od tri tretmana: sveže izolovane mitohondrije donora, rastvor negativne kontrole i nefunkcionalne (zamrznute/odmrznute) mitohondrije da bi se potražili efekti potencijalno usled dodavanja sličnih količina mitohondrijalni građevinski blokovi (proteini, lipidi, DNK, RNK) kao svež uzorak.
Kod sveže izolovane transplantacije mitohondrija stopa preživljavanja od 72 sata bila je 91% u poređenju sa samo 55% u negativnoj kontroli. Odlične stope preživljavanja bile su povezane sa poboljšanjima u brzom oporavku arterijskog laktata, nivoa glukoze, cerebralne mikrocirkulacije, neurološke funkcije i smanjene povrede pluća.
Studija pokazuje nedovoljno istražen potencijal za transplantaciju mitohondrija u zaštiti i oporavku tkiva. Jedinstveni aspekt studije bio je uključivanje nefunkcionalnih smrznutih-odmrznutih mitohondrija kao dodatne kontrole. Zamrznute-odmrznute mitohondrije nisu imale zaštitni efekat što snažno sugeriše da je mitohondrijalna aktivnost iz svežih uzoraka uzročna za zaštitni rezultat.
Veoma intrigantan nalaz došao je iz merenja ekspresije gena, što sugeriše da su fuzioni geni značajno smanjeni tokom faze oporavka sa novom grupom za transplantaciju. Sa mitohondrijskom dinamikom pomerenom ka fisiji, trenutna studija izgleda u suprotnosti sa nekim prethodnim nalazima drugih istraživanja u smislu očekivanih ishoda. Što je upravo ono što će buduća istraživanja želeti da ispitaju.
