Dr. Joseph Woo miluje fotosyntézu. A z dobrého důvodu: Rostliny nemusí být tak roztomilé jako pandy, ale díky chemické chemické alchymii jsme všichni tady na Zemi živí a dýchají. Od mikroskopického fytoplanktonu po tyčící se sekvoje, tyto superhrdinové nás udržují naživu tím, že přijímají oxid uhličitý a sluneční světlo, a pak zázračně produkují kyslík a cukr.
Související obsah
- Irský kardiolog, jehož vynález zachránil LBJ
Ale existuje další důvod, proč Dr. Woo miluje fotosyntézu. Když máte srdeční infarkt, jsou dvě věci, které vaše srdce potřebuje, aby mohlo začít okamžitě opravit poškozenou tkáň: kyslík a cukr. Nyní Dr. Woo, profesor a srdeční chirurg na Stanfordské univerzitě, si myslí, že našel způsob, jak využít některé z našich nejmenších fotosyntetizujících přátel, aby nám pomohl uzdravit naše srdce.
Ve studii zveřejněné tento týden v Science Advances Dr. Woo a jeho tým ukazují, jak úspěšně nahradili krev mikroskopickými cyanobakteriemi, rostlinnými organismy, které také používají fotosyntézu. Tím, že se družstvo rozhodlo léčit poškozenou srdeční tkáň, byl tým schopen chránit krysy před smrtelným srdečním selháním. Zdá se, že fixace churavějícího srdce může být stejně jednoduchá jako svítit světlo na situaci.
Srdeční infarkty zasáhnou každý rok 735 000 Američanů a srdeční onemocnění je celosvětově největším zabijákem. K infarktu dochází, když něco blokuje krevní tok do srdce, čímž se kyslík odřízne od dosažení tohoto rozhodujícího svalu. Pro kardiology je výzvou k prevenci následného srdečního selhání rychlé zásobování poškozených srdečních tkání kyslíkem a živinami. Ale „pokud se podíváte na přírodu, fotosyntéza odpovídá na tuto otázku, “ říká doktor Jeffrey Cohen, postdoktorandský doktor Stanford Medicine a hlavní autor studie.
Pokud by poškozené srdce bylo fotosyntetické, říká Dr. Cohen, nemuselo by se spoléhat na krev, aby do jeho tkání přivedl kyslík a cukr. Potřebovalo jen slunce. "Umožnil byste světlu, aby se stalo vaším zdrojem paliva místo krve, " říká Dr. Cohen. Bohužel, srdce není rostlina. Vědci tedy vyzkoušeli další nejlepší věc: vstříknout ji bakteriemi podobnými rostlinám.
Dr. Woo a jeho tým začali tím, že vyzkoušeli některé známé, skutečné rostliny: „Rozdělili jsme kale a špenát, “ říká. Snažili se oddělit chloroplasty, fotosyntetické organely v každé rostlinné buňce, ale zjistili, že jakmile se izolují, rychle se stanou neaktivní. Místo toho vědci potřebovali samostatné fotosyntetické stroje, které by mohly fungovat jako miniaturní skleníky pro srdce.
Zadejte cyanobakterie. Tyto malé organismy se živí tím, že přijímají oxid uhličitý a vodu a vyplivují kyslík. V oceánu jsou na základech potravinového řetězce a vytvářejí kyslík a cukr, který rychle využívají jiné hladové organismy. "Slouží jako záchranné lano pro všechno ostatní, " říká Adam Martiny, profesor ekologie a evoluční biologie na University of California v Irvine, který studuje běžný typ sinic zvaný Synechococcus.
S pomocí mikrobiologů ze Stanfordu pěstoval Dr. Woo a jeho tým v laboratoři kmen Synechococcus a vstříkli se do postižené srdeční tkáně živé krysy. Pak rozsvítili světla. Po 20 minutách viděli zvýšený metabolismus v poškozených oblastech. Celkový srdeční výkon se zlepšil po přibližně 45 minutách. Důkazy naznačují, že kyslík a cukr Synechococcus vytvořený fotosyntézou zlepšoval opravu tkáně.
Po vstříknutí živých bakterií do tělesných orgánů můžete očekávat infekci. Je zajímavé, že vědci po týdnu sledování nenašli žádnou imunitní odpověď. "Chyby už tam prostě nejsou, zmizí, " říká Dr. Woo. "A možná je to nejlepší druh bakterií" - přátelský pomocník, který se drží kolem, aby způsobil poškození, a pak zmizí beze stopy.
Jedním z potenciálních problémů, jak učinit tento postup životaschopným léčením, je jeho načasování a složitost, uvádí Dr. Morteza Naghavi, výkonná předsedkyně Společnosti pro prevenci a odstranění infarktu v Houstonu v Texasu, která se studie nezúčastnila. Léčba srdečních záchvatů je rasa s hodinami a v době, kdy jsou pacienti převedeni do zvláštního zařízení vybaveného k injekci cyanobakterií do srdce, může být pozdě. "Vyžaduje to obrovské množství investic a technologií, " říká Dr. Naghavi.
Skutečnost, že vědci stále viděli zdravější srdce potkanů, kteří byli léčeni po měsíci, by však mohla být slibným výsledkem. "Pokud všechno půjde tak, jak to vědci chtějí, byla by to obrovská terapie pro lidi, kteří podstoupili [infarkty], " říká Dr. Naghavi. "Je to divoký nápad" - ale mohlo by to fungovat.
Dr. Woo a jeho tým tvrdí, že Synechococcus vyrovnává chemickou rovnici podporovanou infarktem. Používání světla jako paliva pro potraviny může být novým konceptem lidského srdce, ale je to starý klobouk pro cyanobakterie v jejich přirozeném prostředí.
Zatímco Martiny, ekologický mikrobiolog Irvine, byl ohromen vynalézavostí kardiologů , představa o tom, jak kritické jsou cyanobakterie k životu, není nová. Environmentální mikrobiologové studují cyanobakterie jako Synechococcus právě proto, že tak hluboce ovlivňují globální prostředí. "V tomto případě je to velmi doslovné, " říká o studii, "ale je to také docela doslovné v oceánu, vzhledem k tomu, že polovina kyslíku, který dýcháme, pochází z fytoplanktonu."
"Bylo to fascinující, že mohli použít takový malý organismus k vyčištění odpadu v systému, " dodává s odkazem na to, jak cyanobakterie ve studii absorbovaly oxid uhličitý a použily ho k fotosyntéze, stejně jako v přírodě. "Poskytují tam kyslík stejně jako v oceánu, abychom mohli žít."
Nedávná studie je pouze důkazem koncepce, ale vědci jsou nyní na cestě k vyzkoušení techniky u lidských předmětů. Dále to zkusí na větších zvířecích modelech, které jsou blíže člověku, a pracují na způsobech, jak dodávat a svítit na cyanobakterie bez otevřené operace srdce. Uvažují dokonce o genetické úpravě Synechococcus, aby tvorové uvolnili více cukru.
Mnoho kardiologů spočívá v tom, že kořen problému není v řízení srdečních záchvatů poté, co k nim dojde, ale v jejich prevenci. "Léčení pacientů po srdečním infarktu, jako by se pokusili ukrást zámek ve stodole poté, co byli ukradeni koně, " říká Dr. Naghavi. Ale vzhledem k tomu, že tolik Američanů trpí infarkty - a pravděpodobně to bude i nadále - vyvíjí inovativní léčby, které jim pomohou zotavit se, stále stojí za námahu, říká Dr. Cohen.
I něco tak nepravděpodobného, jako by se pokusil nahradit krev pomocí cyanobakterií, říká, že by mohlo pomoci zachránit životy. Výzvou, jak říká, „není něco, co beru na lehkou váhu.“
