Современная медицина сегодня при помощи хитроумной аппаратуры позволяет поддерживать жизнь в теле человека неопределенно долго. Но вот остановить смерть мозга ей не всегда удается. И если умерло тело, то и смерть мозга неотвратима. Так принято считать.
Но по данным исследований последних лет даже мозг не умирает сразу. Оказывается, в нем уже после его смерти все еще продолжают идти какие-то процессы, растут клетки, наблюдается активность генов. Такие гены получили название «зомби».
MedAboutMe выясняет, как мозг может жить после смерти и что это за «зомби»-гены.
Что такое смерть мозга?
Как гласит российское законодательство, человек умирает в тот момент, когда погибает его мозг, или наступает его биологическая, то есть необратимая смерть. При этом смертью мозга считается момент, когда полностью и необратимо прекращаются все его функции. Западное законодательство добавляет, что в частности речь идет о стволе головного мозга.
Понятие «мозговой ствол» включает в себя сразу несколько частей головного мозга: продолговатый мозг, средний мозг, варолиев мост. Иногда к нему же относят промежуточный мозг и мозжечок.
По поводу критериев смерти мозга отметим, что в этом вопросе нет единогласия.
Как сообщают ученые из University of California Los Angeles в своей статье, опубликованной в 2013 году в журнале Journal of Intensive Care Medicine, в 1968 году эксперты из Harvard Medical School определили смерть мозга или необратимую кому как отсутствие реакции и восприимчивости, движения и дыхания, а также рефлексов ствола головного мозга. А гибель ствола мозга как ключевой компонент необратимой комы и смерти мозга в целом была прописана только в 1971 году. В 1995 году определение смерти мозга, опубликованное American Academy of Neurology (AAN), включало в себя уже три параметра: кома по известной причине, отсутствие рефлексов ствола головного мозга и отсутствие самостоятельного дыхания (что проверяется при помощи апноэтического теста).
Почему умирают нейроны?
Смерть мозга – это прекращение кровоснабжения, а значит и поставок кислорода и глюкозы. Хотя на серое вещество головного мозга приходится только 2% от общей массы тела человека, оно забирает 20% всего получаемого этим телом кислорода. Но без кислорода в клетках мозга остановится процесс получения энергии (в виде АТФ) из глюкозы. А нет энергии – нет возможности проводить нервные импульсы.
Итак, гипоксия – это смерть для мозга. Нейроны начинают погибать уже через минуту кислородного голодания. Через 3 минуты масштабы повреждения уже очень велики, а через 5 минут смерть мозга неизбежна.
Именно поэтому так важно уметь делать непрямой массаж сердца – чтобы спасти мозг умирающего человека, пока к нему едет скорая. По словам врачей, можно не отвлекаться на искусственное дыхание – только «качать» сердце, чтобы не дать умереть мозгу.
Гены-зомби и живые клетки в мертвом теле
Активность клеток регулируется генами. Логично было бы предположить, что с гибелью тканей мозга в них прекращается активность генов.
Однако весной 2021 года в журнале Nature была опубликована статья, из которой следовало, что даже в мертвых тканях мозга еще некоторое время остаются живые клетки, которыми управляют все еще активные гены.
Более того, в эти свои последние (или первые после смерти) часы эти гены демонстрируют повышенную активность, а клетки под их руководством ощущают себя «живее всех живых». Как такое может быть в мертвом мозге без кислорода и источников энергии?
Удивительными клетками, способными существовать в посмертии, оказались клетки глии, формирующие для нейронов структуру жизнеобеспечения.
По клеткам глии к нейронам поступает питание, они же создают для последних опорные структуры, защищают от воздействий извне, задействованы в процессах формирования памяти и обучения. На глию приходится примерно 40% от объёма мозга. При этом сами клетки глии не передают и не принимают электрические сигналы.
В ходе своего исследования ученые анализировали процессы, которые происходят в тканях мозга после смерти. Для этого они брали образцы тканей, полученные у пациентов, которым выполнялась операция на головном мозге. Важно, что при этом они могли у живого пациента оценивать степень активность разных участков мозга, и, получая оттуда образцы, анализировать работу генов в клетках. Образцы свежей ткани мозга человека сохранялись на протяжении суток при комнатной температуре. При этом ученым удалось наблюдать за всеми видами клеток мозга в режиме реального времени.
Обнаружилась удивительная вещь. Одни клетки начинали быстро погибать, другие работали, как ни чем не бывало, а третьи и вовсе наращивали активность.
В частности, после «смерти мозга» резко повышали свою активность глиальные клетки. Они увеличивались в размерах, выпускали длинные отростки и начинали бороться с последствиями умирания. Секвенирование показало, что за их активность отвечает ряд генов, которые активизируются, когда активность генов других клеток начинает снижаться.
В апреле 2019 года ученые из Yale University опубликовали в журнале Nature результаты своих изысканий по теме оживления умершего головного мозга. Пока свиньи. Мозг животного был взят на мясокомбинате, изолирован и обработан. При этом обнаружилось, что неповрежденный мозг крупного млекопитающего сохраняет довольно высокую (и ранее недооцененную, как подчеркивают авторы) способность к восстановлению кровообращения и клеточной активности даже через несколько часов после прекращения кровоснабжения.
Правда, распознаваемой электрической активности в «восстановленном» после смерти мозге свиньи обнаружить не удалось. А именно такая активность говорит о восприятии, сознании и прочих функциях. С клинической точки зрения, указывают исследователи, такой мозг можно назвать клеточно активным, но не живым.
Итак, первыми деградируют нейроны, задействованные в процессах памяти и мышления. Однако клетки глии еще некоторое время продолжают стабильно работать, чему способствуют гены, отвечающие за основные клеточные функции. Но когда их активность начинает замедляться, повышается активность генов, которые были прозваны учеными «зомби»-генами. На пик активности они выходили через 12 часов после «гибели мозга».
По мнению ученых, такая посмертная активность генов глиальных клеток объяснима. Эти клетки работают как бригада по очистке тканей от мусора, они активизируются во время болезней, кислородного голодания, инсульта и травм головного мозга.
То, что в тканях мозга погибшего человека проистекает такая бурная активность, стало неожиданностью для исследователей. Эти данные показывают, что вопросы о смерти мозга все еще остаются. Можно ли говорить о полной смерти мозга, пока клетки-зомби из последних сил пытаются очистить окружающее пространство от умерших тканей? Возможно также, что мозг более устойчив к повреждениям, чем считалось ранее.
Комментарий эксперта
Глава банка-репозитория UI NeuroRepository, профессор University of Illinois at Chicago, доктор Jeffrey Loeb, автор исследования
Хорошая новость заключается в том, что теперь мы знаем, какие гены и какие клетки мозга стабильны, какие деградируют, а какие, напротив, активизируются после его гибели. Это поможет нам лучше понять, что происходит в мозге после смерти человека, и использовать эти данные для посмертного изучения различного рода нейродегенеративных заболеваний.
