Изучение экспрессии генов в клетках мозга после смерти

Многие функции человеческого организма после смерти продолжают функционировать в течение нескольких минут, часов или даже недель. Это звучит как фантастика, но это документально подтвержденный факт. Ногти и волосы растут в течение нескольких дней после смерти, клетки кожи также функционируют. Доказано, что и мозг продолжает некоторое время функционировать. Так сколько живет мозг после смерти человека?

Споры и теории

Проводились многочисленные исследования, результатами которых стало заявление, что мозг человека после гибели тела продолжает функционировать в течение 4-6 минут. Многие ученые спорили относительно того, как человек видит и относится к собственной смерти и до сих пор не могут прийти к единому выводу.

Одни врачи считают, что разум индивидуума погибает сразу, другие — что он продолжает работать еще неопределенное время. Недавно проведенные тестирования показали, что после наступления смерти работа ЦНС не прекращается. Поэтому в состоянии клинической смерти человек может осознавать, что с ним случилось, ведь сознание продолжает функционировать.

Современная медицина достигла высокого уровня развития. Новые приборы могут годами поддерживать организм в рабочем состоянии (качать кровь и кислород). Поэтому возник резонный вопрос: сколько живет мозг после смерти, и что вообще можно считать смертью? Главным ее признаком является отмирание нейронов, что приводит к потере личности индивидуума.

Диагностика

При диагностике врач обязательно собирает анамнез. Он должен выяснить, как давно пациент впал в такое опасное состояние, при каких условиях он потерял сознание, была ли у него речевая, двигательная активность

Важно знать, какое событие предшествовало потере сознания. Проводится осмотр неврологом, он обязательно оценивает уровень сознания пациента, проверяет его рефлексы. Обязательно измеряют температуру тела

Если температура ниже 32,2° C, она может искажать картину и показывать ложную гибель. В этом случае человек может быть живым, но тесты будут показывать обратное, так как физиологические процессы буквально замирают от холода

Обязательно измеряют температуру тела. Если температура ниже 32,2° C, она может искажать картину и показывать ложную гибель. В этом случае человек может быть живым, но тесты будут показывать обратное, так как физиологические процессы буквально замирают от холода.

От редакции : Профилактика мигрени при помощи медикаментов и народных средств

Назначается анализ крови, который поможет определить, не нарушен ли обмен веществ, нет ли гормональной дисфункции, на каком уровне находятся показатели глюкозы.

Чтобы верно диагностировать гибель мозга, в стационаре прибегают к инструментальному исследованию:

  • энцефалограмме (ЭЭГ);
  • контрастному исследованию сосудов мозга;
  • тесту с раздражением барабанных перепонок (через слуховой ход на них капают ледяную воду);
  • тесту апноэтической оксигенации.

Для нейронов крайне губительно кислородное голодание, даже если оно не длительное. Буквально после нескольких минут полного отсутствия подачи кислорода ткани начинают гибнуть. Электроэнцефалограмма в этом случае покажет нулевую линию. Это означает, что мозговая активность отсутствует полностью.

При энцефалографии исследуется деятельность мозга. При этом аппарат регистрирует биотоки, их работа воспроизводится на бумаге в форме кривых.

В протокол диагностики также входит исследование сосудов мозга при помощи контрастного вещества. Его не всегда можно выполнить, так как могут быть финансовые ограничения, а иногда просто нет оборудования. Суть теста в том, что вводится контрастное вещество, которое через кровоток попадает в сосуды мозга и выявляет возможные участки некроза. Если мозг умер, то вещество не попадает в его сосуды. Это стопроцентное подтверждение смерти.

Апноэтическая оксигенация состоит в том, что пациента на время отключают от аппаратуры для вентиляции легких. Цель – наблюдение за тем, не появились ли спонтанные дыхательные движения. При помощи монитора отслеживают уровень в крови углекислого газа. Именно углекислый газ стимулирует организм производить дыхательные движения. Если спустя 8-10 минут дыхание не появилось, а уровень СО2 в крови подскочил на 20 мм рт. ст. выше исходного, можно точно говорить о смерти.

Умирание с точки зрения науки

Тяжелое заболевание или фатальная травма приводят к истощению организма и развитию термального состояния. В результате нарушается функционирование всех органов и систем.

На этом этапе своевременное вмешательство врачей с помощью интенсивной терапии может помочь вернуть организм в норму.

Если реанимация не дала положительного результата, наступает предагональное состояние, основными характеристиками которого являются:

  • снижение давления;
  • слабая реакция мозга на раздражители;
  • замедление сердечного ритма;
  • слабо выраженное дыхание.

Организм задействует все свои силы, чтобы исправить ситуацию. Поэтому в состоянии предсмертной агонии человек может ощущать улучшение, но это длится лишь мгновение. Центральная нервная система не справляется со своей работой, поэтому давление может восстановиться, а дыхание — прийти в норму.

На это организм тратит последние силы, после чего наступает клиническая смерть. Отсутствует дыхание, сердце не бьется, в клетках замедляются и останавливаются все обменные процессы. Организму не хватает кислорода, больше всего страдает головной мозг. После фактической смерти тела, запасенных питательных веществ хватает не больше чем на 6 минут. Именно сколько и работает мозг после остановки сердца.

Если в течение 6 минут после остановки сердца и отсутствия дыхания провести необходимые действия для реанимации, которые предотвратят некроз клеток органа, то можно возвратить человека к жизни.

Если случилась биологическая смерть, то есть кора головного мозга отмерла, то это уже необратимо. С помощью аппарата можно некоторое время поддерживать сердцебиение и вентилировать легкие, но это уже не является признаком жизни.

Какие бывают роды смерти?

Медики выделяют 3 рода ненасильственной смерти:

  • физиологическая или от старости;
  • патологическая или от болезни;
  • скоропостижная или от внезапных острых состояний.

Скоропостижная смерть – одна из наиболее трагических, когда человек перестает жить среди полного благополучия. Чаще всего к такому концу приводит внезапная остановка сердца, которая может произойти как у взрослого, так и у ребенка.

Сердце – очень сложный орган, сравнение его с простым насосом некорректно. Помимо особым образом организованных клеток – кардиоцитов, образующих полости, — в нем есть автономная нервная система. Все это управляется головным и спинным мозгом, а также реагирует на содержащиеся в крови гормоны и электролиты. Сбой любого из компонентов может привести к внезапной остановке.

По сути, внезапная остановка сердца – это крах всех систем жизнеобеспечения. Кровь перестает переносить кислород и удалять продукты обмена, жизнь просто останавливается.

Любой человек, оказавшийся рядом, должен начать ручную сердечно-легочную реанимацию. Усилиями окружающих можно поддерживать жизнь до получаса. Этого времени достаточно для прибытия медиков, которые окажут специализированную помощь.

Как влияет на мозг отсутствие кислорода

Выделяют две формы кислородной недостаточности:

  1. Аноксическое повреждение. Мозг полностью лишается кислорода через внезапную остановку сердца, удушье или любых других травм.
  2. Гипоксическое повреждение. Он получает меньшую дозу, чем нужно для полноценного функционирования.

Органу не нанесет вред несколько секунд без кислорода, поэтому люди могут нырять или жить с расстройством дыхания.

Сколько живет мозг без кислорода? Наступление аноксического повреждения зависит от многих факторов: состояние органа, уровень кислорода в крови во время травмы, общее состояние организма. Серьезные травмы может нанести минута без кислорода, и дальше состояние только ухудшается:

  • 180 секунд приведет к потере сознания;
  • нейроны начинают отмирать после 1 минуты без кислорода;
  • 3 минуты приводят к тяжелым последствиям;
  • 5 минут — это неизбежная смерть;
  • 10 минут — кома, при этом мозг может еще функционировать, но получает тяжелые повреждения;

Через сколько минут полностью умирает мозг? Достаточно 15 минут для необратимых последствий.

Если тренировать организм, то можно задерживать дыхание до 22 минут, и при этом головной мозг не получает никаких повреждений.

Как распознать первые признаки, что человек умирает

Признаки, что человек умирает, могут наступать за недели, и даже за месяцы до фатального конца. Ученые давно изучают этот вопрос, и определили, что больные имеют особые «рефлекторные признаки», которых не встретить у людей здоровых. Симптомы скорой смерти сохраняются даже после, казалось бы, успешного лечения, и эти звоночки указывают на то, что человек находится на точке невозврата. К таким признакам относятся:

  • Одышка даже при минимальных физических нагрузках. Одышка имеет особый характер, ничего не имеющий общего с одышкой запыхавшегося человека.
  • Чрезмерный аппетит, и при этом наблюдается медленная или резкая потеря веса.
  • Задержка жидкости в организме, вследствие чего, наблюдается сильная отечность нижних конечностей до синюшного оттенка.
  • Постоянное ощущение усталости, и сонливость в нехарактерные для здорового человека часы, например, утреннее время.
  • Прерывистый сон, бодрствование в часы, когда у здорового человека наиболее крепкий сон, например, рассвет.
  • Психические расстройства – делирий.
  • Частая тошнота, желтушность кожных покровов, потеря вкусовых качеств.

Простые бытовые действия у человека, который находится при смерти, чрезмерно утомляют. Люди перестают интересоваться ранее любимыми делами, начинают меньше говорить и общаться с родственниками, больше спят. Ученые указывают, что так работает нарушение энергетического баланса, вызванное ухудшением метаболических процессов и функций работы мозга.

Безусловно, точно сказать о моменте кончины, не сможет ни один ученый, и ни один врач. В этом целом ряде факторов, играют роль значимые явления: текущие болезни, протекание болезни, использованные методы лечения.

Почему так важен кислород

От общей массы тела, серое вещество занимает только 2 %, но при этом для полноценной работы оно потребляет 20 % от всего поступающего в организм газа. Мозг без кислорода не сможет выполнять свою работу.

Чтобы выполнить любые действия, такие как работа нейронов, которые осуществляют контроль над всеми функциями организма, необходима глюкоза. Без кислорода клетки не смогут вырабатывать это вещество, и в дальнейшем превращать ее в необходимую энергию.

Если лишить мозг кислорода, то причиной его смерти станет невозможность питания клеток, ведь энергии (глюкозы) для этого просто не будет.

Почему биологическая смерть неизбежна?

Смерть создает пространство для новых вещей. Это утверждение также верно для человеческого организма, который состоит из миллиардов клеток, которые делятся каждый день и таким образом обеспечивают рост. У живых организмов есть очень эффективный метод уничтожения лишних или потенциально опасных клеток, таких как вирусы или раковые клетки: запрограммированная гибель клеток — когда старые ячейки заменяются новыми, идентичными ячейками. Но со временем деление клеток замедляется и останавливается. Ответственность за это, вероятно, несут теломеры — концевые участки хромосом: если путем деления клеток теломеры укорачиваются, то в конечном итоге клетки перестают делиться, в результате старые клетки не умирают. Сегодня ученым известно, что чем короче теломеры, тем быстрее наступает старение организма. Это происходит даже несмотря на существование теломеразы — фермента, который может обеспечить продолжение клеточного деления. Дело в том, что теломераза также может ускорить развитие рака и по этой причине фермент активен только в нескольких клетках.

От редакции : Лучшие методы обследования головы

На самом деле все в нашей Вселенной не существует вечно — даже звезды имеют свой жизненный цикл

Выходит, процесс физического старения заканчивается отказом нескольких органов: сердечно-сосудистая система, легкие и мозг не функционируют. С медицинской точки зрения, существуют различные типы смерти: «клиническая смерть», при которой сердечно-сосудистая система выходит из строя, пульс и дыхание прекращаются, органы больше не снабжаются кислородом и питательными веществами. В случае клинической смерти сердечно-легочная реанимация все еще возможна и часто оказывается успешна. Однако в случае смерти мозга, реанимация невозможна.

Что служит подтверждением смерти мозга

Основными критериями смерти могут выступать такие признаки:

  1. Отсутствие реакции на внешние раздражители.
  2. Нет рефлекса стволового мозга:
  • рвотного;
  • реакции зрачка на свет;
  • реакции роговицы;
  • нет дыхания.

Но такие показатели не всегда могут говорить о наступлении смерти. В обязательном порядке проводят измерения зрачков, которые должны быть полностью расширены или иметь средний размер. Если зрачки узкие, то это может свидетельствовать о наличии процессов жизнедеятельности.

Вообще определить такое состояние очень трудно, любая ошибка будет стоить жизни пациенту. Существуют основные критерии смерти органа, которые были сформулированы в 1968 году в Гарварде. Их придерживаются и обязательно используют все неврологи и реаниматологи перед тем, как отключить аппарат ИВЛ и констатировать смерть.

Сначала каждому пациенту диагностируют болезнь, на основе которой выделяют всевозможные причины, которые привели к смерти человеческого мозга. После обязательно исключаются все состояния, которые по внешним показателям похожи на смерть, но могут быть обратимыми:

  • передозировка медпрепаратами;
  • отравление организма токсинами;
  • дисфункция эндокринной системы.

После этого врачи определяют симптомы остановки работы органа:

  • кома;
  • нет реакции на боль и раздражители;
  • нет реакции зрачков на свет;
  • отсутствие рефлексов глотки, трахеи и глазного яблока.

Также, проводится тест на наличие дыхания — насыщается газами кровь, контролируя их количество, после останавливают ИВЛ, и замеряют уровень углекислого газа в артериях. Результат считается положительным при показателе 60 мм рт. ст. и отсутствию дыхания. Если возобновляется дыхание, то легкие снова вентилируют и пытаются восстановить жизнедеятельность человека.

Еще один этап — наблюдение за человеком в течение 6 часов при первичном поражении мозга. Проверяют все параметры, наличие реакции, контролируют все изменения, которые могут появиться в случае наличия мозговой деятельности.

Диагностика

При диагностике врач обязательно собирает анамнез. Он должен выяснить, как давно пациент впал в такое опасное состояние, при каких условиях он потерял сознание, была ли у него речевая, двигательная активность

Важно знать, какое событие предшествовало потере сознания. Проводится осмотр неврологом, он обязательно оценивает уровень сознания пациента, проверяет его рефлексы

Обязательно измеряют температуру тела. Если температура ниже 32,2° C, она может искажать картину и показывать ложную гибель. В этом случае человек может быть живым, но тесты будут показывать обратное, так как физиологические процессы буквально замирают от холода.

Назначается анализ крови, который поможет определить, не нарушен ли обмен веществ, нет ли гормональной дисфункции, на каком уровне находятся показатели глюкозы.

Чтобы верно диагностировать гибель мозга, в стационаре прибегают к инструментальному исследованию:

  • энцефалограмме (ЭЭГ);
  • контрастному исследованию сосудов мозга;
  • тесту с раздражением барабанных перепонок (через слуховой ход на них капают ледяную воду);
  • тесту апноэтической оксигенации.

Для нейронов крайне губительно кислородное голодание, даже если оно не длительное. Буквально после нескольких минут полного отсутствия подачи кислорода ткани начинают гибнуть. Электроэнцефалограмма в этом случае покажет нулевую линию. Это означает, что мозговая активность отсутствует полностью.

При энцефалографии исследуется деятельность мозга. При этом аппарат регистрирует биотоки, их работа воспроизводится на бумаге в форме кривых.

В протокол диагностики также входит исследование сосудов мозга при помощи контрастного вещества. Его не всегда можно выполнить, так как могут быть финансовые ограничения, а иногда просто нет оборудования. Суть теста в том, что вводится контрастное вещество, которое через кровоток попадает в сосуды мозга и выявляет возможные участки некроза. Если мозг умер, то вещество не попадает в его сосуды. Это стопроцентное подтверждение смерти.

Апноэтическая оксигенация состоит в том, что пациента на время отключают от аппаратуры для вентиляции легких. Цель – наблюдение за тем, не появились ли спонтанные дыхательные движения. При помощи монитора отслеживают уровень в крови углекислого газа. Именно углекислый газ стимулирует организм производить дыхательные движения. Если спустя 8-10 минут дыхание не появилось, а уровень СО2 в крови подскочил на 20 мм рт. ст. выше исходного, можно точно говорить о смерти.

От редакции : Чувствительный или сенсорный нейрон

Как долго проживет мозг после остановки сердца

Проводимые исследования показали, что активность ЦНС при отсутствии сердцебиения для каждого отдельного человека длится по-разному. Поэтому точно сказать, сколько живет мозг после остановки сердца невозможно. Когда мгновенно прекращается подача кислорода, невозможно высчитать длительность клинической смерти, которая приводит к его отмиранию.

Больше всего страдают нейроны, которые начинают отмирать после 10 минут без подпитки. Но фактически, эти клетки могут работать и дальше. Были случаи, когда после реанимации уже отмершие участки снова начинали функционировать как раньше.

Повреждения органа вследствие отсутствия кислорода зависит от многих показаний. После качественной терапии некоторые повреждения могут компенсироваться или исчезнуть. Если он длительное время находился без кислорода, то последствиями могут выступать:

  • повреждения конкретных областей (потеря возможности говорить, но при этом больной понимает язык);
  • изменение характера;
  • проблемы с памятью;
  • нарушение координации (некоторые люди уже не могли писать или ходить);
  • нарушение восприятия болевых ощущений;
  • изменения поведения, несдержанность, агрессия;
  • возникновение хронической боли, когда нет травмы (возникает, когда орган не может правильно обработать полученную информацию);
  • психические заболевания.

Возможные причины

Смерть мозга может возникать по разным причинам, но патофизиологические процессы примерно одинаковы. Смерть мозга возникает вследствие стойкого нарушения кровообращения, кислородного голодания, застоя продуктов метаболизма. Заболевания, приведшие к смерти органа, могут быть разнообразными: травмы, воспалительные заболевания, болезнь сердца, полиорганная недостаточность и многие другие.

После остановки сердца мозг умирает не сразу. Это зависит от многих критериев: общее состояние больного, сопутствующие заболевания, возраст больного, заболевание которое вызвало данное состояние, температура окружающей среды. Необратимый некроз тканей начинается спустя 3 минуты, однако у молодых здоровых людей этот процесс замедлен. При низкой температуре воздуха мозг умирает медленнее. Если через 3 минуты и более пациент отвечает на реанимационные мероприятия и возвращается к жизни, никто не может предсказать последствия, возможно некоторые нейроны погибли, и это значительно отразится на жизнедеятельности пациента в дальнейшем.

Изучение экспрессии генов в клетках мозга после смерти

В течение нескольких часов после смерти некоторые клетки головного мозга продолжают находится в активном состоянии. Часть из них даже значительно увеличивает свою активность.

Это открытие представлено сотрудниками Университета Иллинойса в Чикаго. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Коллектив авторов анализировал экспрессию генов в тканях мозга, полученных во время рутинной нейрохирургии. Это проводилось несколько раз для того чтобы имитировать разные интервалы после смерти (в течение 24 часов). Оказалось, что некоторые гены усиливали свою экспрессию в этот период времени.

Эти «зомби-гены» были специфичны для одного типа клеток – воспалительных глиальных клеток. После «смерти» на протяжении нескольких часов они продолжали расти и расширять сеть своих отростчатых структур.

Это открытие достаточно логично укладывается в функции глиальных клеток, поскольку их основная задача заключается в очищении окружающих тканей от продуктов метаболизма после различных повреждений. Более важен другой контекст нового открытия: большинство исследований, проводящихся на тканях мозга, которые были получены пост-мортем, ставят перед собой цель определить эффективность различных препаратов для лечения психоневрологических заболеваний (например, аутизм, шизофрения, болезнь Альцгеймера и другие), но в этих исследованиях не учитывается тот факт, что после смерти некоторые гены и клетки остаются еще активными.

Согласно полученным данным, около 80% проанализированных генов оставались относительно активными в течение 24 часов – их экспрессия не подвергалась сильным изменениям. Среди них были и так называемые «гены домашнего хозяйства», ответственные за наиболее базовые клеточные функции. В то же время другая группа генов, ответственная за такие процессы как память, мышление и патологическая судорожная активность, резко деградировала в течение нескольких часов. Именно эти гены могут быть крайне важны для исследователей, изучающих шизофрению, болезнь Альцгеймера и эпилепсию. Третья группа генов, «зомби-гены», увеличивали свою активность, пик которой приходился на 12 часов пост-мортем.

Данное открытие вносит важный вклад в биологический контекст доклинических исследований, посвященных изучению психоневрологических заболеваний.

Источник: https://dx.doi.org/10.1038/s41598-021-85801-6

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]