Dr. Joseph Woo voli fotosintezu. I to s dobrim razlogom: Biljke možda nisu tako simpatične kao pande, ali zahvaljujući kemijskoj alkemiji svi mi ovdje na Zemlji živimo i dišemo. Od mikroskopskog fitoplanktona do visokog drveća, ovi superheroji održavaju nas živim uzimajući ugljični dioksid i sunčevu svjetlost, a zatim čudom proizvode kisik i šećer.
Povezani sadržaj
- Irski kardiolog čiji je izum spasio LBJ
Ali postoji još jedan razlog zbog kojeg dr. Woo voli fotosintezu. Kada doživite srčani udar, vaše je srce odmah potrebno da započne popravljanje oštećenog tkiva: kisik i šećer. Sada dr. Woo, profesor i srčani kirurg na Sveučilištu Stanford, misli da je pronašao način da pomoću nekih od naših najsitnijih prijatelja fotosintezizirajući prijatelje pomogne da se naša srca izliječe.
U studiji objavljenoj ovog tjedna u Science Advances, dr. Woo i njegov tim pokazuju kako su uspješno zamijenili krv mikroskopskim cijanobakterijama, biljnim organizmima koji koriste i fotosintezu. Kooperacijom procesa za pomoć zacjeljivanju oštećenog srčanog tkiva, tim je uspio zaštititi štakore od smrtonosnog zatajenja srca. Popraviti bolesno srce, čini se, jednako jednostavno kao što će svijetliti situacijom.
Srčani infarkti napadaju svake godine 735.000 Amerikanaca, a srčane bolesti su ubojica broj jedan u svijetu. Srčani udar se događa kada nešto blokira dotok krvi u srce, odsječući kisik od dolaska do ovog ključnog mišića. Za kardiologe izazov za sprečavanje naknadnog zatajenja srca je brza opskrba oštećenih srčanih tkiva kisikom i hranjivim tvarima. Ali "ako pogledate prirodu, fotosinteza odgovara na to pitanje", kaže dr. Jeffrey Cohen, post-doktorski suradnik na Stanford Medicine i vodeći autor studije.
Ako je oštećeno srce fotosintetsko, kaže dr. Cohen, ne bi se trebalo oslanjati na krv kako bi napajala kisik i šećer u svoja tkiva. Trebalo bi samo sunce. "Omogućili biste da svjetlost postane vaš izvor goriva, umjesto krvi", kaže dr. Cohen. Jao, srce nije biljka. Dakle, istraživači su pokušali sljedeću najbolju stvar: ubrizgavanje ga bakterijama sličnim biljkama.
Dr. Woo i njegov tim započeli su isprobavanjem nekih poznatih, stvarnih biljaka: "Mi spravljamo kelj i špinat", kaže on. Pokušavali su razdvojiti kloroplaste, fotosintetske organele unutar svake biljne stanice, ali otkrili su da jednom izolirani brzo postaju neaktivni. Umjesto toga, istraživačima su potrebni fotosintetski strojevi koji bi mogli funkcionirati kao minijaturni staklenici za srce.
Unesite cijanobakterije. Ti sitni organizmi zarađuju za život uzimajući ugljični dioksid i vodu i ispljućući kisik. U oceanu su u osnovi prehrambenog lanca, čineći kisik i šećer koji brzo iskorištavaju drugi gladni organizmi. "Oni služe kao zaštitna linija za sve ostalo", kaže Adam Martiny, profesor ekologije i evolucijske biologije na Kalifornijskom sveučilištu u Irvineu koji proučava uobičajenu vrstu cijanobakterija zvane Synechococcus.
Uz pomoć mikrobiologa iz Stanforda, dr. Woo i njegov tim uzgajali su soj sinkokokoka u svom laboratoriju i ubrizgali su mu u oštećeno srčano tkivo živog štakora. Zatim su upalili svjetla. Nakon 20 minuta primijetili su pojačani metabolizam na oštećenim mjestima. Ukupni rad srca poboljšao se nakon otprilike 45 minuta. Dokazi sugeriraju da je sintekokok kisika i šećera stvoren fotosintezom poboljšao popravak tkiva.
Nakon ubrizgavanja živih bakterija u organ tijela, možete očekivati infekciju. No zanimljivo je da istraživači nisu pronašli imunološki odgovor nakon tjedan dana praćenja. "Kukci jednostavno više nisu tu, oni nestaju", kaže dr. Woo. "A možda je to najbolja vrsta bakterija" - ljubazan pomagač koji se zalijepi za kontrolu štete, a zatim nestane bez traga.
Jedan od potencijalnih problema koji čine ovaj postupak održivim liječenjem je njegovo vrijeme i složenost, napominje dr. Morteza Naghavi, izvršna predsjednica Društva za prevenciju i iskorjenjivanje srčanih udara u Houstonu, Texas, koja nije bila uključena u studiju. Liječenje srčanih udara utrka je protiv sata, a kad pacijenti budu premješteni u posebnu ustanovu opremljenu za ubrizgavanje cijanobakterija u srce, moglo bi biti prekasno. "To zahtijeva ogromna ulaganja i tehnologiju", kaže dr. Naghavi.
Međutim, činjenica da su istraživači i dalje vidjeli zdravije srce štakora koji su bili podvrgnuti tretmanu nakon mjesec dana mogao bi biti obećavajući rezultat. "Ako sve ide onako kako istraživači to žele, bila bi to ogromna terapija za ljude koji su imali srčane udare", kaže dr. Naghavi. "To je divlja ideja" - ali to bi moglo samo uspjeti.
Dr. Woo i njegov tim razlozi su da Synechococcus uravnotežuje kemijsku jednadžbu dopuštenu srčanim udarom. Upotreba svjetlosti kao goriva za hranu može biti nov koncept za ljudsko srce, ali to je stari šešir za cijanobakterije u njihovim prirodnim staništima.
Dok je Martiny, ekološkog mikrobiologa iz Irvine, bio impresioniran iznajdljivošću kardiologa , ideja o tome koliko su cijanobakterije kritične za život nije nova. Okolišni mikrobiolozi proučavaju cijanobakterije poput Synechococcusa upravo zato što tako snažno utječu na globalno okruženje. "U ovom je slučaju vrlo doslovno, " kaže on za ovu studiju, "ali je i prilično bukvalno u oceanu s obzirom da polovica kisika koji udišemo dolazi iz fitoplanktona."
"Bilo je fascinantno da mogu koristiti tako sićušan organizam da očiste otpad u sustavu", dodaje on, govoreći o tome kako su cijanobakterije u studiji apsorbirale nakupljanje ugljičnog dioksida i koristile ga za fotosintezu, baš kao u prirodi. "Oni opskrbljuju tamo kisikom kao što to rade u oceanu za nas."
Najnovija studija samo je dokaz koncepta, ali znanstvenici su sada na putu da isprobaju tehniku na ljudskim ispitanicima. Zatim će ih isprobati na većim životinjskim modelima koji su bliži ljudima i oni rade na načinima da isporuče i sjaju cijanobakterije bez otvorene operacije srca. Oni čak razmišljaju o genetskom uređivanju Synechococcus-a kako bi tvorci pustili više šećera.
Za mnoge kardiologe korijen problema leži ne u upravljanju srčanim udarima nakon što se pojave, već u sprečavanju istih. "Liječenje pacijenata nakon srčanog udara poput pokušaja stavljanja brave na štalu nakon krađe konja", kaže dr. Naghavi, napominjući da većina tretmana samo odgađa eventualno zatajenje srca. No, s obzirom na to da toliko mnogo Amerikanaca pati od srčanog udara - i vjerojatno će to i dalje činiti - razvijanje inovativnih tretmana koji bi im pomogli da se oporave još uvijek vrijedi truda, kaže dr. Cohen.
Čak bi nešto malo vjerojatno poput pokušaja zamjene krvi pomoću cijanobakterija moglo pomoći u spašavanju života. Kako sam kaže, izazov "nije nešto što olako shvaćam."
