Dr. Joseph Woo adora fotosinteza. Și dintr-un motiv întemeiat: plantele s-ar putea să nu fie la fel de drăguțe ca pandii, dar datorită alchimiei lor chimice, toți cei de pe Pământ suntem în viață și respirăm. De la fitoplancton microscopic la semifabricate falnice, acești supereroi ne mențin în viață luând dioxid de carbon și lumină solară, producând în mod miraculos oxigen și zahăr.
Continut Asemanator
- Cardiologul irlandez a cărui invenție a salvat LBJ
Dar există un alt motiv pentru care Dr. Woo adoră fotosinteza. Când aveți un atac de cord, există două lucruri de care are nevoie inima imediat pentru a începe repararea țesutului deteriorat: oxigen și zahăr. Acum, Dr. Woo, profesor și chirurg cardiac la Universitatea Stanford, crede că a găsit o modalitate de a folosi unii dintre cei mai mici prieteni fotosintetizatori pentru a ajuta inima noastră să se vindece.
Într-un studiu publicat săptămâna aceasta în Science Advances, Dr. Woo și echipa sa arată cum au înlocuit cu succes sângele cu cianobacterii microscopice, organisme asemănătoare plantelor care folosesc și fotosinteza. Cooptând procesul pentru a ajuta la vindecarea țesutului cardiac deteriorat, echipa a fost capabilă să protejeze șobolanii de insuficiența cardiacă mortală. Se pare că rezolvarea unei inimi dureroase poate fi la fel de simplă precum strălucirea situației.
Atacurile de cord lovesc 735.000 de americani în fiecare an, iar bolile de inimă sunt criminalul numărul unu la nivel mondial. Un atac de cord se întâmplă atunci când ceva blochează fluxul de sânge către inimă, reducând oxigenul să ajungă la acest mușchi crucial. Pentru cardiologi, provocarea pentru prevenirea insuficienței cardiace ulterioare constă în furnizarea rapidă a țesuturilor cardiace deteriorate cu oxigen și nutrienți. Dar „dacă te uiți la natură, fotosinteza răspunde la această întrebare”, spune dr. Jeffrey Cohen, un coleg post-doctoral la Stanford Medicine și autor principal al studiului.
Dacă o inimă deteriorată ar fi fotosintetică, spune dr. Cohen, nu ar trebui să se bazeze pe sânge pentru a furniza oxigen și zahăr țesuturilor sale. Nu-i trebuia decât soarele. „Ai permite luminii să devină sursa ta de combustibil, în loc de sânge”, spune dr. Cohen. Din păcate, inima nu este o plantă. Așadar, cercetătorii au încercat următorul lucru: injectarea cu bacterii asemănătoare plantelor.
Dr. Woo și echipa sa au pornit încercând câteva plante familiare și reale: „Am înființat kale și spanac”, spune el. Încercau să separe cloroplastele, organele fotosintetice din fiecare celulă vegetală, dar au descoperit că, odată izolate, au devenit rapid inactive. Ceea ce au avut nevoie în schimb de cercetători au fost mașini fotosintetice de sine stătătoare, care ar putea funcționa ca sere miniaturale pentru inimă.
Introduceți cianobacteriile. Aceste organisme minuscule își câștigă viața prin a lua dioxid de carbon și apă și a scuipa oxigen. În ocean, sunt la baza lanțului alimentar, ceea ce face ca oxigenul și zahărul să fie rapid exploatate de alte organisme flămânde. „Ele servesc ca o linie de salvare pentru orice altceva”, spune Adam Martiny, profesor de ecologie și biologie evolutivă la Universitatea California din Irvine, care studiază un tip comun de cianobacterii numite Synechococcus.
Cu ajutorul microbiologilor Stanford, Dr. Woo și echipa sa au crescut o tulpină de Synechococcus în laboratorul lor și au injectat țesutului cardiac afectat al unui șobolan viu. Apoi, au aprins luminile. După 20 de minute, au văzut un metabolism crescut în zonele deteriorate. Performanțele cardiace generale s-au îmbunătățit după aproximativ 45 de minute. Dovezile au sugerat că oxigenul și zahărul Synechococcus creat prin fotosinteză sporesc repararea țesuturilor.
După injectarea bacteriilor vii într-un organ al corpului, s-ar putea să vă așteptați la o infecție. Dar interesant, cercetătorii nu au găsit niciun răspuns imun după o săptămână de monitorizare. „Bug-urile nu mai sunt, ci dispare”, spune dr. Woo. „Și poate acesta este cel mai bun fel de bacterii” - un ajutor prietenos care se blochează pentru a controla daunele, apoi dispare fără urmă.
O problemă potențială pentru a face această procedură un tratament viabil este sincronizarea și complexitatea acesteia, notează Dr. Morteza Naghavi, președinte executiv al Societății pentru prevenirea atacului cardiac și eradicarea din Houston, Texas, care nu a fost implicat în studiu. Tratarea atacurilor de cord este o cursă contra ceasului, iar în momentul în care pacienții sunt transferați într-o unitate specială echipată pentru a injecta cianobacterii la inimă, s-ar putea să fie prea târziu. „Necesită o sumă imensă de investiții și tehnologie”, spune dr. Naghavi.
Cu toate acestea, faptul că cercetătorii au văzut încă inimi mai sănătoase la șobolani care au suferit tratament după o lună ar putea fi un rezultat promițător. „Dacă totul merge așa cum își doresc cercetătorii, ar fi o terapie uriașă pentru persoanele care au avut [atacuri de cord]”, spune dr. Naghavi. „Este o idee sălbatică”, dar pur și simplu s-ar putea să funcționeze.
Dr. Woo și echipa sa consideră că Synechococcus echilibrează o ecuație chimică susținută de un atac de cord. Utilizarea luminii ca combustibil pentru alimente poate fi un concept inedit pentru inima umană, dar este o pălărie veche pentru cianobacterii din habitatele lor naturale.
În timp ce Martiny, microbiologul de mediu de la Irvine, a fost impresionat de ingeniozitatea cardiologilor , ideea cât de cianobacteriei critice sunt pentru viață nu este una nouă. Microbiologii de mediu studiază cianobacteriile precum Synechococcus tocmai pentru că influențează atât de profund mediul global. „Este foarte literal în acest caz”, spune el din studiu, „dar este și destul de literal în ocean, având în vedere că jumătate din oxigenul pe care îl respirăm provine din fitoplancton.”
„A fost fascinant că ar putea folosi un astfel de organism minuscul pentru a curăța deșeurile dintr-un sistem”, adaugă el, referindu-se la modul în care cianobacteriile din studiu au absorbit acumularea de dioxid de carbon și l-au folosit pentru a fotosinteza, la fel ca în natură. "Ele furnizează oxigen acolo la fel ca în ocean pentru a trăi."
Studiul recent este doar o dovadă de concept, dar oamenii de știință sunt acum pe calea încercării tehnicii la subiecții umani. În continuare, îl vor încerca în modele de animale mai mari, care sunt mai aproape de oameni și lucrează la modalități de a livra și de a străluci lumina asupra cianobacteriilor fără o intervenție chirurgicală la inimă deschisă. Chiar se gândesc la editarea genetică a Synechococcus pentru a face criterii să elibereze mai mult zahăr.
Pentru mulți cardiologi, rădăcina problemei stă nu în gestionarea atacurilor de cord după ce apar, ci în prevenirea lor în primul rând. „Tratarea pacienților după un atac de cord, cum ar fi încercarea de a bloca un hambar după ce sunt furate caii”, spune dr. Naghavi, subliniind că majoritatea tratamentelor întârzie doar o eventuală insuficiență cardiacă. Dar, având în vedere că atât de mulți americani suferă atacuri de cord - și probabil vor continua să facă acest lucru - dezvoltarea de tratamente inovatoare care să îi ajute să se recupereze este în continuare în valoare de efort, spune Dr. Cohen.
Chiar ceva la fel de puțin probabil ca încercarea de a înlocui sângele folosind cianobacterii, spune el, ar putea ajuta la salvarea de vieți. Provocarea, după cum spune el, „nu este un lucru pe care îl iau ușor”.
