Те откриват как действа общата анестезия след 175 години употреба

Мадрид | 06 · 06 · 20 | 17:07

действа

Споделете статията

Това откритие разрешава вековен научен дебат. ShutterStock

Хирургията би била немислима без обща анестезия, така че може да е изненадващо, че въпреки това 175 години история За медицинска употреба лекарите и учените не са успели да обяснят как анестетиците временно правят пациентите в безсъзнание.

Ново проучване на Scripps Research, публикувано в списанието Proceedings of the National Academy of Sciences, решава тази вековна медицинска мистерия. Използвайки съвременни наномащабни микроскопични техники, в допълнение към гениалните експерименти с живи клетки и плодови мухи, учените показват как клъстерите липиди в клетъчната мембрана служат като липсващ междинен продукт в механизъм от две части.

Временно излагане на анестезия причинява липидните клъстери преминават от подредено в неподредено състояние и обратно, което води до множество последствия, които в крайна сметка причиняват промени в съзнанието, според откритията на тези американски учени.

Това откритие разрешава вековен научен дебат, който продължава да кипи и до днес: Действат ли анестетиците директно върху портите на клетъчната мембрана, наречени йонни канали, или действат по някакъв начин върху мембраната, за да сигнализират за клетъчни промени в нов и неочакван начин? Са били необходими почти пет години на експерименти, за да се заключи, че това е двустепенен процес, който започва от мембраната.

Анестетиците нарушават наредените бучки липиди в клетъчната мембрана, известни като "липидни салове", за да инициират сигнала. "Ние вярваме, че няма малко съмнение, че този нов път се използва за други мозъчни функции извън съзнанието, което сега ни позволява да разгадаем други мозъчни загадки", обяснява един от ръководителите на изследванията, химикът Ричард Лернър.

Куполът на етера

Способността на етера да предизвиква загуба на съзнание е демонстрирана за първи път в a пациент с тумор в Масачузетската болница в Бостън през 1846г, в операционна зала, която по-късно стана известна като Aether Dome. Процедурата беше толкова уместна, че беше заснета в известна картина „Първа операция под етера“ от Робърт С. Хинкли. Към 1899 г. германският фармаколог Ханс Хорст Майер, а след това през 1901 г. британският биолог Чарлз Ърнест Овъртън, разумно заключи, че разтворимостта на липидите диктува силата на подобни анестетици.

Много други учени, в продължение на век експерименти, са търсили същите отговори, но са липсвали няколко ключови елемента, според Скот Хансен, другият автор на работата: „Първо, микроскопи, способни да визуализират биологични комплекси, по-малки от тези дифракционни граници светлина и второ, неотдавнашни познания за същността на клетъчните мембрани и сложната организация и функция на богатото разнообразие от липидни комплекси, които ги съставят ". „Те бяха търсили цялото море липиди и сигналът беше изтрит, те просто не го видяха, до голяма степен поради липса на технологии. ", Добавяне.

Използвайки спечелената от Нобелова награда микроскопска технология, по-специално микроскоп, наречен dSTORM, съкратено от „директна стохастична оптична реконструкционна микроскопия“, постдокторант в лабораторията на Хансен къпе клетки в хлороформ и наблюдава нещо като началния изстрел на игра на билярд. „Излагането на клетките на хлороформ силно увеличи диаметъра и площта на липидните бучки в клетъчната мембрана, наречена GM1“, обяснява Хансен.

Това, което виждаше, беше промяна в организацията на групата GM1, промяна от стегната топка в прекъсната бъркотия, разказва Хансен. Когато се обърка, GM1 разля съдържанието му, включително ензим, наречен фосфолипаза D2 (PLD2).

Чрез маркирането на PLD2 с флуоресцентен химикал, Hansen успя да наблюдава чрез микроскопа dSTORM как PLD2 се движи като билярдна топка от дома си GM1 в различен, по-малко предпочитан липиден клъстер, наречен PIP2. Това активира ключови молекули в PIP2 клъстерите, включително калиевите йонни канали TREK1 и неговия липиден активатор, фосфатидна киселина (PA). Активирането на TREK1 всъщност замразява способността на невроните да стрелят и по този начин води до загуба на съзнание, казва Хансен.

Лернър настоя това потвърдете констатациите в модел на живо животно. Обикновената плодова муха, Drosophila melanogaster, предостави тези данни. Елиминирането на експресията на PLD при мухите ги прави устойчиви на ефектите на седация. Всъщност те се нуждаеха от двойно излагане на упойката, за да демонстрират същия отговор. "Всички мухи в крайна сметка загубиха съзнание, което предполага, че PLD помага да се установи праг, но това не е единственият път, който контролира чувствителността към упойката", твърдят те.