Вони виявляють, як діє загальний наркоз після 175 років використання

Мадрид | 06 · 06 · 20 | 17:07

анестезія

Поділіться статтею

Це відкриття вирішує багатовікову наукову дискусію. ShutterStock

Хірургічне втручання було б немислимо без цього загальний наркоз, тому може бути дивно, що, незважаючи на його 175 років історії Для медичного використання лікарі та вчені не змогли пояснити, як анестетики тимчасово призводять до втрати свідомості пацієнтів.

Нове дослідження Scripps Research, опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, розгадує цю давню медичну таємницю. Використовуючи сучасні наномасштабні мікроскопічні методи, окрім геніальних експериментів у живих клітинах і плодових мух, вчені показують, як скупчення ліпідів у клітинній мембрані служать відсутнім проміжним продуктом у двокомпонентному механізмі.

Причини тимчасового впливу наркозу скупчення ліпідів переходять із впорядкованого стану до невпорядкованого і назад, що призводить до безлічі наслідків, які в кінцевому підсумку викликають зміни у свідомості, згідно з висновками цих американських вчених.

Це відкриття вирішує багатовікову наукову дискусію, яка кипить і донині: чи діють анестетики безпосередньо на ворота клітинної мембрани, які називаються іонними каналами, чи якимось чином впливають на мембрану, сигналізуючи про зміни клітин у новому і несподіваному шлях? Були потрібні майже п'ять років експерименти, щоб дійти висновку, що це двоступеневий процес, який починається з мембрани.

Анестетики порушують впорядковані скупчення ліпідів у клітинній мембрані, відомі як "ліпідні плоти", щоб ініціювати сигнал. "Ми вважаємо, що мало сумнівів у тому, що цей новий шлях використовується для інших функцій мозку, окрім свідомості, і тепер дозволяє нам розгадати інші загадки мозку", - пояснює один із керівників досліджень, хімік Річард Лернер.

Купол ефіру

Здатність ефіру викликати втрату свідомості вперше була продемонстрована в хворий на пухлину в Массачусетській лікарні загального користування в Бостоні в 1846 році, в операційній, яка пізніше стала називатися Ефірним куполом. Процедура була настільки актуальною, що її було зафіксовано у відомій картині Роберта Хінклі "Перша операція під ефіром". До 1899 р. Німецький фармаколог Ганс Горст Майер, а потім у 1901 р. Британський біолог Чарльз Ернест Овертон мудро дійшли висновку, що розчинність ліпідів диктує ефективність таких анестетиків.

За словами Скотта Хансена, іншого автора роботи, багато інших вчених, досліджуючи століття експериментів, шукали однакових відповідей, "по-перше, мікроскопи, здатні візуалізувати біологічні комплекси, менші за межі дифракції. світла, і по-друге, останні знання про природу клітинних мембран, а також про складну організацію та функції багатого комплексу ліпідних комплексів, що їх складають ". "Вони шукали ціле море ліпідів, і сигнал був стертий, вони просто не бачили цього, здебільшого через відсутність технологій ", Додати.

За допомогою мікроскопічної технології, удостоєної Нобелівської премії, зокрема мікроскопа під назвою dSTORM, скороченого від "прямої стохастичної оптичної мікроскопії реконструкції", докторант в лабораторії Гансена купав клітини в хлороформі і спостерігав щось на зразок початкового пострілу гри в більярд. "Опромінення клітин хлороформом сильно збільшило діаметр і площу згустків ліпідів у клітинній мембрані, що називається GM1", - пояснює Хансен.

Те, що він бачив, - це зміна організації групи GM1, перехід від щільного м’яча до перерваного безладу, детально розповідає Хансен. Заплутавшись, GM1 розлив його вміст, включаючи фермент, який називається фосфоліпаза D2 (PLD2).

Позначивши PLD2 флуоресцентною хімічною речовиною, Хансен зміг спостерігати через мікроскоп dSTORM, як PLD2 рухався, як більярдна куля, від свого будинку GM1 в інший, менш улюблений ліпідний кластер, який називався PIP2. Це активує ключові молекули в кластерах PIP2, включаючи іонні канали калію TREK1 та його активатор ліпідів, фосфатидну кислоту (PA). Активація TREK1 в основному заморожує здатність нейронів стріляти і, таким чином, призводить до втрати свідомості, говорить Хансен.

Лернер наполягав на цьому підтвердити висновки на моделі живої тварини. Поширена плодова муха, Drosophila melanogaster, надала ці дані. Усунення експресії PLD у мух зробило їх стійкими до ефектів седації. Насправді їм потрібно було подвійне вплив анестетика, щоб продемонструвати однакову відповідь. "Усі мухи з часом втратили свідомість, припускаючи, що PLD допомагає встановити поріг, але це не єдиний шлях, який контролює чутливість до анестетика", - стверджують вони.