Dr. Joseph Woo szereti a fotoszintézist. És jó okból: Lehet, hogy a növények nem olyan aranyosak, mint a pandák, de kémiai alkímiájuknak köszönhetően mindannyian életben vagyunk és lélegzik a Földön. A mikroszkopikus fitoplanktontól a magasodó vörösfákig, ezek a szuperhősök életben tartanak minket szén-dioxid és napfény bevitelével, majd csodálatosan előállítva az oxigént és a cukrot.
kapcsolodo tartalom
- Az ír kardiológus, akinek a találmányát megmentette az LBJ
De van egy másik ok, hogy Dr. Woo szereti a fotoszintézist. Szívroham esetén két dologra van szüksége, amelyekre a szívednek azonnal meg kell kezdenie a sérült szövetek kijavítását: oxigén és cukor. Most Dr. Woo, a Stanfordi Egyetem professzora és szívsebésze úgy gondolja, hogy talált módot a legkisebb fotoszintetizáló barátaink felhasználására, hogy segítsen a szívünknek meggyógyulni.
Egy, a héten a Science Advancesben közzétett tanulmányban Dr. Woo és csapata megmutatja, hogyan sikerült helyettesíteni a vért mikroszkopikus cianobaktériumokkal, növényszerű szervekkel, amelyek szintén fotoszintézist alkalmaznak. A sérült szívszövet gyógyulását elősegítő eljárás kiválasztásával a csapat képes volt megvédeni a patkányokat a halálos szívelégtelenségtől. Úgy tűnik, hogy a gyengélkedő szív rögzítése olyan egyszerű, mint a helyzet fényének megvilágítása.
A szívroham évente 735 000 amerikai sztrájkol, és a szívbetegség az első számú gyilkos világszerte. Szívroham akkor fordul elő, amikor valami blokkolja a szív véráramát, és megakadályozza az oxigént az eléréséhez ehhez a fontos izomhoz. A kardiológusok számára a későbbi szívelégtelenség megelőzésének kihívása a sérült szívszövetek gyors ellátása oxigénnel és tápanyagokkal. De „ha a természetre nézünk, akkor a fotoszintézis megválaszolja ezt a kérdést” - mondja Dr. Jeffrey Cohen, a Stanford Medicine posztdoktori doktora és a tanulmány vezető szerzője.
Ha egy sérült szív fotoszintézisű lenne, mondja Dr. Cohen, akkor nem kell a vérre támaszkodnia az oxigén és a cukor újbóli kiszállításához. Csak a napra lenne szüksége. "Engedélyeznéd, hogy a fény a tüzelőanyag-forrássá váljon, a vér helyett" - mondja Dr. Cohen. Sajnos a szív nem növény. Tehát a kutatók a következő legjobb dolgot kipróbálták: növényszerű baktériumokkal fecskendezték be.
Dr. Woo és csapata néhány ismerős, valódi növény kipróbálásával kezdte: „Káposztát és spenót őröljük” - mondja. Megpróbálták szétválasztani a kloroplasztokat, az egyes növényi sejtekben lévő fotoszintézisű organellákat, de úgy találták, hogy az izolálás után gyorsan inaktívvá válnak. A kutatóknak inkább önálló fotoszintetikus gépekre volt szükségük, amelyek miniatűr üvegházakként működhetnek a szív számára.
Adja meg a cianobaktériumokat. Ezek az apró szervezetek szén-dioxid és víz bevitelével és oxigén kiszívásával élnek megélhetéssel. Az óceánban az élelmiszerlánc alapjául szolgálnak, és így az oxigént és a cukrot gyorsan kihasználják más éhes szervezetek. "Mentőként szolgálnak minden máshoz" - mondja Adam Martiny, az Irvine-i Kaliforniai Egyetem ökológia és evolúciós biológus professzora, aki a Synechococcus nevű cianobaktériumok egyik általános típusát tanulmányozza .
A Stanford mikrobiológusok segítségével Dr. Woo és csapata a laboratóriumukban növesztette a Synechococcus törzsét, és az élő patkány károsodott szívszövetébe injektálta. Aztán felgyújtották a lámpákat. 20 perc elteltével megnőtt a metabolizmus a sérült területeken. A szív teljes teljesítménye kb. 45 perc után javult. A bizonyítékok arra utaltak, hogy a fotoszintézissel létrehozott Synechococcus oxigén és cukor elősegítette a szövet helyreállítását.
Miután élő baktériumokat injektált egy test szervébe, fertőzés várható. De érdekes módon a kutatók egy hetes megfigyelés után nem találtak immunválaszt. "A hibák már nem léteznek, eltűnik" - mondja Dr. Woo. "És ez talán a legjobb baktériumtípus" - egy barátságos segítő, aki úgy viselkedik, hogy károsítsa az irányítást, és nyom nélkül eltűnik.
Az eljárás életképes kezelhetőségének egyik lehetséges problémája az időzítése és összetettsége - jegyzi meg Dr. Morteza Naghavi, a texasi Houstonban a szívroham megelőzésével és felszámolásával foglalkozó társaság ügyvezető elnöke, aki nem vett részt a vizsgálatban. A szívroham kezelése az óramutatóval szembeni verseny, és mire a betegeket egy speciális létesítménybe szállítják, amely a cianobaktériumok szívbe történő injektálására szolgál, késő lehet. „Hatalmas beruházásokat és technológiákat igényel” - mondja Dr. Naghavi.
Az a tény, hogy a kutatók továbbra is egészségesebb szívet láttak patkányokban, akiket egy hónap elteltével kezeltek, ígéretes eredményt hozhat. "Ha minden úgy megy, ahogyan a kutatók akarják, akkor óriási terápia lenne azok számára, akiknek [szívroham] volt" - mondja Dr. Naghavi. „Ez egy vad ötlet” - de talán működni fog.
Dr. Woo és csapata úgy érvel, hogy a Synechococcus kiegyensúlyozza a szívroham által okozott kémiai egyenletet. A fény élelmiszer-üzemanyagként való felhasználása új koncepció lehet az emberi szív számára, de ez a régi kalap a cianobaktériumok számára a természetes élőhelyükön.
Míg Martiny-t, az Irvine-i környezetvédelmi mikrobiológust lenyűgözte a kardiológusok találékonysága , az a gondolat, hogy a kritikus cianobaktériumok mennyire élnek életben, nem új. A környezeti mikrobiológusok pontosan azért tanulmányozzák a cianobaktériumokat, mint a Synechococcus, mert ezek olyan mélyen befolyásolják a globális környezetet. "Ebben az esetben nagyon szó szerint" - mondja a tanulmány -, ugyanakkor az óceánban is nagyon szó, figyelembe véve, hogy az oxigén, amelyet belélegzünk, fele a fitoplanktonból származik. "
„Nagyon izgalmas volt, hogy egy ilyen apró organizmust felhasználhatnak a hulladék tisztítására egy rendszerben.” - tette hozzá, utalva arra, hogy a cyanobaktériumok a vizsgálatban hogyan szívják fel a szén-dioxid felhalmozódását és felhasználják a fotoszintézishez, akárcsak a természetben. "Oxigént biztosítanak ott, akárcsak az óceánban, hogy élhessünk."
A közelmúltbeli tanulmány pusztán a koncepció bizonyítéka, de a tudósok már most haladnak a technika kipróbálásának útján az emberi alanyokban. Ezután kipróbálják egy nagyobb állatmodellekben, amelyek közelebb vannak az emberekhez, és azon dolgoznak, hogy hogyan lehetne a cianobaktériumokra fényt adni és ragyogni nyílt szívműtét nélkül. Még azt is fontolóra veszik a Synechococcus genetikai szerkesztésével, hogy a kritikusok több cukrot szabadítsanak fel.
Sok kardiológus számára a probléma gyökere nem a szívroham kezelése a betegség utáni bekövetkezése után, hanem elsősorban annak megelőzése. "A betegek szívrohamot követő kezelése, mint például egy istálló zárolása, amikor a lovakat ellopták" - mondta Dr. Naghavi, rámutatva, hogy a legtöbb kezelés csak késlelteti az esetleges szívelégtelenséget. De mivel sok amerikai szenved szívrohamban - és valószínűleg folytatni fogja -, az innovatív kezelések fejlesztése a gyógyulás elősegítésére még mindig megéri az erőfeszítéseket - mondta Dr. Cohen.
Még egy olyan valószínűtlen is, hogy a vér cianobaktériumokkal történő helyettesítése megkísérelheti életét megmenteni. A kihívás, amint mondja, „nem olyan, amit én könnyedén fogadok”.
