Καρδιακά νοσήματα: Επιστήμονες εξερευνούν τη χρήση φωτοσύνθεσης για να βοηθήσουν καρδιές με προβλήματα

Στο συνεχές κυνήγι για την ανακάλυψη καλύτερων θεραπειών για τα καρδιακά νοσήματα, την κορυφαία αιτία θανάτου παγκοσμίως, νέα έρευνα από το Stanford δίνει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα χρησιμοποιώντας μια ασυνήθιστη στρατηγική: φωτοσυνθετικά βακτήρια και φως. Ο ερευνητές, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science Advances, βρήκαν ότι εκχύνοντας ένα τύπο βακτηρίου στην καρδιά αναισθητοποιημένων αρουραίων με καρδιακό νόσημα, και μετά χρησιμοποιώντας φως για να πυροδοτήσουν φωτοσύνθεση, μπόρεσαν να αυξήσουν την ροή οξυγόνου και να βελτιώσουν την καρδιακή λειτουργία.

«Η ομορφιά της μεθόδου είναι ότι είναι ένα ανακυκλωμένο σύστημα», είπε ο Joseph Woo, της έδρας Καρδιοθωρακικής χειρουργικής στο Stanford και κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Βάζεις τα βακτήρια, αυτά χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα και με την ενέργεια από το φως, σχηματίζουν οξυγόνο». Η γέννηση αυτής της κάπως αδιανόητης ιδέας προήλθε από επιστήμονες που ψάχνουν για νέους τρόπους να παρέχουν οξυγόνο στην καρδιά όταν η ροή αίματος περιορίζεται, είπε ο Woo. Αυτή η κατάσταση, γνωστή ως καρδιακή ισχαιμία, πολύ συχνά προκαλείται από νόσο της στεφανιαίας αρτηρίας.

«Θεωρούμε ότι υπάρχει μια ενδιαφέρουσα σχέση στη φύση», είπε. «Στη φύση, οι άνθρωποι εκπνέουν διοξείδιο του άνθρακα και τα φυτά το μετατρέπουν πίσω σε οξυγόνο. Κατά τη διάρκεια της καρδιακής προσβολής, ο μυς ακόμη προσπαθεί να αντλήσει. Υπάρχει διοξείδιο του άνθρακα αλλά όχι οξυγόνο. Αναρωτιόμασταν αν υπήρχε κάποιος τρόπος να χρησιμοποιήσουμε κύτταρα φυτών και μετά να τα βάλουμε στα καρδιακά κύτταρα για να παραγάγουν οξυγόνο από διοξείδιο του άνθρακα».

Οι ερευνητές πρώτα προσπάθησαν να αλέσουν σπανάκι και λάχανο και να συνδυάσουν το καθένα με καρδιακά κύτταρα σε ένα σκεύος, αλλά οι χλωροπλάστες – τα φωτοσυνθετικά όργανα – από αυτά τα φυτά δεν ήταν αρκετά σταθερά για να επιβιώσουν έξω από το φυτικό κύτταρο. «Έτσι συνεχίσαμε να ψάχνουμε», είπε ο Woo. Στη συνέχεια δοκίμασαν φωτοσυνθετικά βακτήρια, που αναφέρονται ως κυανοβακτήρια ή κυανο-πράσινα άλγη, καθώς είχαν πιο σκληρή δομή απαραίτητη για να ζει στο νερό. Επανέλαβαν τα ίδια τεστ για να δουν αν αυτά τα φωτοσυνθετικά βακτήρια είχαν την ικανότητα να επιβιώνουν με καρδιακά κύτταρα σε ένα σκεύος. «Ήταν μια μικρή χίμαιρα», είπε ο Woo. «Αλλά λειτούργησε πραγματικά καλά».

Ο επόμενος κύκλος των πειραμάτων εμπεριείχε έκχυση κυανοβακτηρίων σε πάλλουσες καρδιές αναισθητοποιημένων αρουραίων με καρδιακή ισχαιμία. Μετά συγκρίνονταν η καρδιακή λειτουργία των αρουραίων των οποίων οι καρδιές εκτέθηκαν στο φως (για λιγότερο από 20 λεπτά) με αυτούς που κρατήθηκαν στο σκοτάδι. «Η ομάδα που έλαβε τα βακτήρια μαζί με φως είχε περισσότερο οξυγόνο και η καρδιά λειτουργούσε καλύτερα», είπε ο Woo και συμπλήρωσε: Τα βακτήρια διασκορπίστηκαν μέσα σε 24 ώρες, όμως η βελτιωμένη καρδιακή λειτουργία συνεχίστηκε για τουλάχιστον τέσσερις εβδομάδες.

Τα ευρήματα είναι ακόμη προκαταρτικά. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να ερευνήσουν πώς να εφαρμόσουν αυτή την ιδέα στους ανθρώπους και πώς να βάλουν μια πηγή φωτός στην ανθρώπινη καρδιά. Εξετάζουν επίσης τη δυνατότητα της χρήσης τεχνητών χλωροπλαστών για να εξαλείψουν την ανάγκη για βακτήρια.

Πηγή: Stanford Medicine

Περισσότερα στη δημοσίευση: An innovative biologic system for photon-powered myocardium in the ischemic heart. Science Advances.