Wenn Ihre Zellen weiterhin funktionieren, was bedeutet es zu sterben?

Die Gesundheit „Bin ich meine Leber, mein Magen, meine Niere? All diese Dinge funktionieren noch, wenn ich tot bin.'
  • Es gibt ein bisschen mehr 37 Billionen Zellen bei einem normalen Menschen. Sie bilden die Haut, das Gehirn, die Leber, die Muskeln – alles. Sie bilden das, was Sie als, nun ja, Sie denken.

    Aber wenn du stirbst, sterben all diese Zellen nicht sofort mit dir. Auch wenn du weg bist, treten viele deiner Zellen noch in den Stunden und Tagen nach dem Tod auf, und manche zeigen es sogar even ist gestiegen Aktivität, findet eine Studie in Naturkommunikation letzte Woche veröffentlicht . Wenn man genau versteht, was Zellen nach dem Tod tun, gibt es einen Einblick in die Grundlagen des Zellverhaltens, aber es hat auch einige praktische Anwendungen, wie die bessere Vorhersage des Todeszeitpunkts einer Leiche für strafrechtliche Ermittlungen.

    Roderic Guigó, ein Computerbiologe und Co-Autor des Papiers, hatte nicht die Absicht, ein neues Werkzeug für die Forensik zu entwickeln. Er verbringt seine Tage damit, sich zu fragen, warum Zellen auf unterschiedliche Weise agieren. Warum ist eine Hautzelle eine Hautzelle, wenn eine Leberzelle das gleiche genetische Material enthält? Um das zu beantworten, betrachtet er die Genexpression. Obwohl jede Zelle das gesamte Genom eines Organismus trägt, werden in jeder Zelle nur bestimmte Gene aktiviert oder exprimiert, weshalb sie sich so sehr voneinander unterscheiden können.



    Eine Möglichkeit, wie Forscher feststellen können, wann ein Gen aktiviert ist, besteht darin, nach Anzeichen der Gentranskription zu suchen, die der erste Schritt bei der Genexpression ist. DNA-Segmente werden in ein Molekül namens RNA kopiert, aus dem ein Protein entsteht, das tatsächlich etwas im Körper tut und das Gen exprimiert, von dem es stammt.

    Aber Guigó sagt, dass Wissenschaftler bei der Untersuchung der Genexpression stark auf postmortale Gewebeproben angewiesen sind. Das ist ein großer Teil der Biologie, sagt er. Es basiert auf der Analyse von Proben von Toten. Unser Hauptinteresse gilt nicht der Genexpression im Tod, sondern der Genexpression im Lebenden. Wir haben zunächst die Expression aus postmortalen Proben gemessen, um zu sehen, ob sie überhaupt eine gute Schätzung für die Genexpression bei lebenden Menschen sein könnten.

    Guigó und sein Team untersuchten in der neuen Studie mehr als 7.000 Proben von 36 Arten menschlichen Gewebes von 540 Spendern. Durch die Suche nach RNA-Spiegeln konnten sie sehen, ob und wie viel Expression stattfand. 'Wir haben festgestellt, dass jedes Gewebe nach dem Tod ein bestimmtes Muster von Veränderungen aufweist', sagt er. 'Es ist nicht dasselbe, was im Muskel passiert, was in der Haut passiert, was im Gehirn passiert.' Sie stellten auch etwas unerwartet fest, dass sich der Körper nicht gleichmäßig beruhigt; an vielen Stellen beinhaltet das spezifische Muster eines Gewebes, dass mehrere Gene stärker exprimiert werden.

    Peter Noble, ein Mikrobiologe an der University of Washington, war nicht an der neuen Studie beteiligt, aber seine früheren Forschungen haben ähnliche Ergebnisse bei Tieren gezeigt. Auch er hatte es zunächst nicht ins Visier genommen, die Genexpression nach dem Tod zu untersuchen. Er und seine Kollegen haben sich ein neue Methode um die Genexpression zu berechnen, und sie wollten eine Möglichkeit, dies zu testen.

    Ein Kollege vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Deutschland sagte Noble, dass sie dabei seien, vom Zebrafisch auf die Maus als Tiermodell umzusteigen. Wir sagten: Wenn du all diese Fische töten willst, sollten wir vielleicht ein Experiment mit ihnen machen, sagt mir Noble.

    Was sie 2017 fanden, war, genau wie in Guigós menschlichem Gewebe, dass es bestimmte Gene in Zellen gibt, die zu werden mehr nach dem Tod eines Organismus exprimiert. Wir dachten nur mit gesundem Menschenverstand, dass Gen-Transkripte sehr schnell verschwinden sollten, wenn etwas stirbt, sagt er. Und es stimmt, dass etwa 99 Prozent der Gene verschwinden. Aber es gibt gewisse 1 bis 2 Prozent, die tatsächlich Zunahme der Transkripthäufigkeit durch die Zeit.

    Letztes Jahr hat er veröffentlichte seine Ergebnisse : 1.063 Gene in Zebrafischen und Mäusen waren sogar bis zu 96 Stunden nach dem Tod signifikant häufiger vorhanden. Die meisten Gene, die aktiver wurden, taten dies in der ersten halben Stunde nach dem Tod, aber einige warteten 24 Stunden und andere bis zu 48 Stunden. Ich war natürlich sehr schockiert, dass wir dieses Ergebnis bekommen haben, sagt er. Es war nicht zu erwarten. Als ich den Leuten davon erzählte, verdrehten sie die Augen und dachten, ich sei verrückt.

    Noble und sein Team nannten es das Zwielicht des Todes – wenn ein Organismus weder ein lebender Körper noch eine verweste Leiche ist, sondern sich im Übergang zwischen beiden befindet.

    Einige der Gene, die Noble gefunden hatte, machten Sinn: Sie waren an der Wundheilung, Stressreaktionen oder dem Herunterfahren der Zelle beteiligt. Aber andere Gene waren eine Überraschung. Wirklich interessant war die Tatsache, dass einige der Gene an der Entwicklung beteiligt waren, sagt Noble. Insbesondere die Entwicklung des Embryos.

    Als Noble seine Ergebnisse durch eine Krebsdatenbank führte, stellte er auch fest, dass viele der Gene, deren Aktivität zunahm, mit Krebs in Verbindung gebracht wurden, entweder mit der Unterdrückung oder der Entstehung von Krebs. Er glaubt, dass dies Auswirkungen auf Transplantationsempfänger haben könnte, die nachweislich ein höheres Krebsrisiko haben. Früher dachte man, dies sei ein immunologisches Problem, aber jetzt glaubt Noble, dass diese aktivierten Krebsgene eine Rolle spielen könnten.

    In der neuen Studie fand Guigó keinen Ausdruck in Entwicklungsgenen, obwohl er danach suchte. Dennoch gab es einige Überraschungen. Einer war, dass sie in vielen Geweben eine Zunahme eines Gens sahen, das ein Protein herstellt, das Sauerstoff trägt. Nach dem Tod werden Sie wahrscheinlich weniger davon erwarten, da schließlich weniger Sauerstoff im Körper ist. Guigó vermutet jedoch, dass die Zellen den Sauerstoffmangel spüren und mehr von diesem Protein produzieren, in der Hoffnung, mehr Sauerstoff zu rekrutieren, sagt er. Sie sahen auch eine Zunahme eines Enzyms, das an der Produktion von RNAs beteiligt ist, dem Molekül, das die Genexpression unterstützt.

    Guigó sagt, dass sich zwar jedes Gewebe anders verhielt, es jedoch Konsistenz für potenzielle forensische Anwendungen gab. Die forensische Wissenschaft hat viele Möglichkeiten, den Todeszeitpunkt zu erraten, anhand der Körpertemperatur, der Messung der Totenstarre, der Messung verschiedener chemischer Werte oder sogar der Feststellung, welche Käfer den Körper besiedelt haben . Aber es gibt immer Raum für genauere Methoden.

    Edel hat veröffentlichte ein Papier das nutzte seine Ergebnisse, um zu zeigen, dass er den Todeszeitpunkt anhand des Musters der Gentranskription berechnen konnte, das er bei Zebrafischen und Mäusen sah. Guigós Team entwickelte eine Software, die basierend auf den Todesmustern von 399 Menschen die Todeszeiten von 129 anderen vorhersagen konnte. Basierend auf bekannten Veränderungen der Genaktivität suchte es nach ähnlichen Zunahmen oder Abnahmen, um seine Vermutungen anzustellen.

    Die Software entdeckte zum Beispiel, dass im Blut eine verringerte Aktivität von Genen, die an der DNA-Produktion, der Immunreaktion und dem Stoffwechsel beteiligt sind – aber eine Zunahme derjenigen, die an Stressreaktionen beteiligt sind – signalisierte, dass die Person etwa 6 Stunden vor der Konservierung gestorben war. gemeldet Wissenschaft.

    Und was ist mit Guigós ursprünglicher Frage: Können wir trotz allem, was wir über die Veränderungen des Körpers nach dem Tod aufgedeckt haben, noch totes Gewebe verwenden, um lebendes Gewebe zu untersuchen?

    Wenn wir die Gene kennen, die sich nach dem Tod verändern, können wir sie kontrollieren und trotzdem viele nützliche Informationen aus den Obduktionsproben erhalten, sagt er. Durch die Korrektur dieser Faktoren können wir tatsächlich eine sehr gute Darstellung der Genexpression im Lebenden erhalten.

    Im Allgemeinen ist es nicht bahnbrechend zu wissen, dass Ihr Körper nach dem Tod weitermachen kann, sagt Guigó – deshalb können wir Herzen und Lebern von einem Toten entnehmen und in einen anderen verpflanzen. Aber trotzdem kann es ein unheimliches Gefühl sein zu wissen, dass Ihre Zellen nach dem Verlassen weiter aufgewühlt und sogar ohne Sie lebendiger sein können, zumindest für eine kurze Zeit.

    Es gibt Teile des Körpers, die noch leben, wenn der Körper selbst stirbt, sagt Guigó. Was bedeutet es? Das ist eine Frage, die vielleicht nichts für die Wissenschaft ist. Was ist der Unterschied zwischen dem Tod eines Individuums und dem Tod der Teile, aus denen das Individuum besteht? Bin ich meine Leber, mein Magen, meine Niere? All diese Dinge funktionieren noch, wenn ich tot bin. Sie leben, aber ich bin tot. Im Wesentlichen kommt dabei die Idee durch, dass das Leben nur eine koordinierte Aktion all dieser Teile ist, und der Tod des Individuums ist das Fehlen dieser Koordination.

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