Joseph Woo miluje fotosyntézu. A z dobrého dôvodu: Rastliny nemusia byť také roztomilé ako pandy, ale vďaka chemickej alchýmii sú všetci tu na Zemi živí a dýchajú. Od mikroskopického fytoplanktónu po týčiace sa sekvoje, tieto superhrdinové nás udržiavajú nažive tým, že prijímajú oxid uhličitý a slnečné svetlo a potom zázračne produkujú kyslík a cukor.
Súvisiaci obsah
- Írsky kardiológ, ktorého vynález zachránil LBJ
Ale je tu ďalší dôvod, prečo Dr. Woo miluje fotosyntézu. Ak máte srdcový infarkt, sú dve veci, ktoré vaše srdce potrebuje okamžite na to, aby mohlo začať s opravou poškodeného tkaniva: kyslík a cukor. Teraz Dr. Woo, profesor a srdcový chirurg na Stanfordskej univerzite, si myslí, že našiel spôsob, ako využiť niektoré z našich najmenších fotosyntetizujúcich priateľov, aby pomohol našim srdcom uzdraviť sa.
V štúdii uverejnenej tento týždeň v Science Advances Dr. Woo a jeho tím ukazujú, ako úspešne nahradili krv mikroskopickými cyanobaktériami, rastlinnými organizmami, ktoré tiež používajú fotosyntézu. Tým, že sa družstvo rozhodlo liečiť poškodené srdcové tkanivo, tím bol schopný chrániť potkany pred smrteľným srdcovým zlyhaním. Zdá sa, že fixácia chorého srdca môže byť taká jednoduchá ako osvetlenie situácie.
Srdcové infarkty zasiahnu každý rok 735 000 Američanov a srdcové choroby sú celosvetovým zabijakom číslo jedna. K srdcovému infarktu dochádza, keď niečo blokuje prietok krvi do srdca a tým odstraňuje kyslík od dosiahnutia tohto kľúčového svalu. Pre kardiológov je výzvou na prevenciu následného srdcového zlyhania rýchle dodanie poškodených srdcových tkanív kyslíkom a živinami. Ale „ak sa pozriete na prírodu, fotosyntéza odpovedá na túto otázku, “ hovorí doktor Jeffrey Cohen, postdoktorandský doktor Stanford Medicine a hlavný autor štúdie.
Keby bolo poškodené srdce fotosyntetické, hovorí Dr. Cohen, nebolo by potrebné spoliehať sa na krv, aby do svojich tkanív priviedla kyslík a cukor. Všetko, čo by potrebovalo, bolo slnko. „Umožnili by ste, aby sa svetlo stalo zdrojom energie namiesto krvi, “ hovorí Dr. Cohen. Bohužiaľ, srdce nie je rastlina. Vedci vyskúšali tú najlepšiu vec: vstreknúť ju rastlinnými baktériami.
Dr. Woo a jeho tím začali skúšaním niektorých známych skutočných rastlín: „Rozdrvili sme kapusta a špenát, “ hovorí. Snažili sa oddeliť chloroplasty, fotosyntetické organely v každej rastlinnej bunke, ale zistili, že akonáhle sa izolujú, rýchlo sa stanú neaktívnymi. Vedci namiesto toho potrebovali autonómne fotosyntetické stroje, ktoré by mohli fungovať ako miniatúrne skleníky pre srdce.
Zadajte cyanobaktérie. Tieto drobné organizmy žijú tým, že prijímajú oxid uhličitý a vodu a vyplávajú kyslík. V oceáne sú na báze potravinového reťazca a vytvárajú kyslík a cukor, ktorý rýchlo využívajú iné hladné organizmy. „Slúžia ako záchranné lano pre všetko ostatné, “ hovorí Adam Martiny, profesor ekológie a evolučnej biológie na Kalifornskej univerzite v Irvine, ktorý študuje spoločný druh cyanobaktérií zvaný Synechococcus.
S pomocou mikrobiológov zo Stanfordu vyrástol Dr. Woo a jeho tím do laboratória kmeňa Synechococcus a injikovali sa do poškodeného srdcového tkaniva živej krysy. Potom rozsvietili svetlá. Po 20 minútach videli zvýšený metabolizmus v poškodených oblastiach. Celkový srdcový výkon sa zlepšil po približne 45 minútach. Dôkazy naznačujú, že kyslík a cukor Synechococcus, ktorý sa vytvára fotosyntézou, zvyšuje opravu tkaniva.
Po vstreknutí živých baktérií do tela sa dá očakávať infekcia. Je zaujímavé, že vedci po týždni sledovania nenašli žiadnu imunitnú odpoveď. "Chyby už jednoducho neexistujú, zmiznú, " hovorí Dr. Woo. „A možno je to ten najlepší druh baktérií“ - priateľský pomocník, ktorý sa drží okolo, aby spravil poškodenie, potom zmizne bez stopy.
Jedným z potenciálnych problémov pri uskutočňovaní tohto postupu je životaschopnosť a jeho komplexnosť, uvádza Dr. Morteza Naghavi, výkonná predsedníčka Spoločnosti pre prevenciu a odstránenie srdcového infarktu v Houstone v Texase, ktorá sa štúdie nezúčastnila. Liečba infarktu je rasa s časom a do doby, keď sú pacienti presunutí do špeciálneho zariadenia vybaveného na injekciu cyanobaktérií do srdca, môže byť už neskoro. „Vyžaduje si to obrovské množstvo investícií a technológií, “ hovorí Dr. Naghavi.
Sľubným výsledkom však môže byť skutočnosť, že vedci stále videli zdravšie srdcia u potkanov, ktorí boli po mesiaci liečení. "Ak všetko pôjde tak, ako to chcú vedci, bola by to obrovská terapia pre ľudí, ktorí podstúpili [infarkty], " hovorí Dr. Naghavi. „Je to divoký nápad“ - ale mohlo by to fungovať.
Woo a jeho tím zdôvodňujú, že Synechococcus vyrovnáva chemickú rovnicu podporovanú infarktom. Používanie svetla ako paliva pre potraviny môže byť pre ľudské srdce novým konceptom, ale je to starý klobúk pre cyanobaktérie v ich prirodzenom prostredí.
Zatiaľ čo Martiny, environmentálny mikrobiológ v Irvine, bol ohromený vynaliezavosťou kardiológov , myšlienka, aké kritické sú cyanobaktérie k životu, nie je nová. Environmentálni mikrobiológovia študujú cyanobaktérie ako Synechococcus práve preto, že tak výrazne ovplyvňujú globálne životné prostredie. „V tomto prípade je to veľmi doslovné, “ hovorí o štúdii, „ale je to tiež celkom doslovné v oceáne, keďže polovica kyslíka, ktorý dýchame, pochádza z fytoplanktónu.“
"Bolo fascinujúce, že mohli použiť taký malý organizmus na vyčistenie odpadu v systéme, " dodáva a odvoláva sa na to, ako cyanobaktérie v štúdii absorbovali oxid uhličitý a použili ho na fotosyntézu, rovnako ako v prírode. "Poskytujú tam kyslík rovnako ako v oceáne, aby sme mohli žiť."
Nedávna štúdia je iba dôkazom koncepcie, ale vedci sú teraz na ceste k vyskúšaniu techniky v ľudských predmetoch. Ďalej to vyskúšajú na väčších zvieracích modeloch, ktoré sú bližšie k človeku, a pracujú na spôsoboch dodávania a osvetlenia cyanobaktérií bez chirurgického zákroku na otvorenom srdci. Zvažujú dokonca genetické úpravy Synechococcus, aby tvorcovia uvoľnili viac cukru.
Mnoho kardiológov spočíva v tom, že hlavnou príčinou problému nie je zvládanie infarktov po ich vzniku, ale predovšetkým ich predchádzanie. „Liečba pacientov po srdcovom infarkte, ako keď sa snažia ukradnúť kone po tom, čo boli ukradnuté kone, “ hovorí Dr. Naghavi. Ale vzhľadom na to, že toľko Američanov trpí infarktom - a pravdepodobne to bude aj naďalej - vyvíjať inovatívne liečby, ktoré im pomôžu zotaviť sa, stále stojí za námahu, hovorí Dr. Cohen.
Aj niečo také nepravdepodobné, ako by sa pokúšal nahradiť krv pomocou cyanobaktérií, by mohol pomôcť zachrániť životy. Výzvou, ako hovorí, „nie je niečo, čo beriem na ľahkú váhu.“
