Dr Joseph Woo armastab fotosünteesi. Ja mõjuval põhjusel: taimed ei pruugi olla nii armsad kui pandad, kuid tänu keemilisele alkeemiale elavad kõik meie siin maa peal elusad ja hingavad. Alates mikroskoopilisest fütoplanktonist kuni kõrguvate punaste puudeni hoiavad need superkangelased meid elus, võttes sisse süsihappegaasi ja päikesevalguse, tootes seejärel imekombel hapnikku ja suhkrut.
Seotud sisu
- Iiri kardioloog, kelle leiutis päästis LBJ
Kuid on veel üks põhjus, miks dr Woo armastab fotosünteesi. Kui teil on südameatakk, on teie südame kahjustatud koe parandamise alustamiseks vaja kahte asja: hapnik ja suhkur. Nüüd arvab Stanfordi ülikooli professor ja südamekirurg dr Woo, et on leidnud viisi, kuidas kasutada mõnda meie pisimat fotosünteesivat sõpra, et aidata meie südamel end ravida.
Sel nädalal ajakirjas Science Advances avaldatud uuringus näitasid dr Woo ja tema meeskond, kuidas nad asendasid vere edukalt mikroskoopiliste tsüanobakteritega - taimetaoliste organismidega, mis kasutavad ka fotosünteesi. Valides protsessi kahjustatud südamekoe paranemiseks, suutis meeskond kaitsta rotte surmava südamepuudulikkuse eest. Näib, et vaevava südame parandamine võib olla sama lihtne kui olukorra valgustamine.
Südame rünnakud tabavad igal aastal 735 000 ameeriklast ja südamehaigused on kogu maailmas tapja number üks. Infarkt juhtub siis, kui miski blokeerib südame verevarustust, katkestades hapniku jõudmise selle üliolulise lihase juurde. Kardioloogidele on järgneva südamepuudulikkuse ennetamise väljakutse kahjustatud südamekudede kiire varustamine hapniku ja toitainetega. Kuid "kui vaadata loodust, vastab fotosüntees sellele küsimusele, " ütleb dr Jeffrey Cohen, Stanfordi meditsiini järeldoktor ja uuringu juhtiv autor.
Kui kahjustatud süda oleks fotosünteetiline, ei vaja dr Cohen, et hapniku ja suhkru varustamiseks oma kudedesse peaks veri tuginema. Vaja oleks vaid päikest. "Lubaksite, et valgus saaks vere asemel energiaallikana, " ütleb dr Cohen. Paraku süda pole taim. Nii proovisid teadlased järgmist parimat: süstida taimesarnaseid baktereid.
Dr Woo ja tema meeskond alustasid proovides mõnda tuttavat, tegelikku taime: “jahvatame lehtkapsast ja spinatit, ” ütleb ta. Nad üritasid eraldada kloroplasti, fotosünteesiorganeid igas taimerakus, kuid leidsid, et pärast isoleerimist muutuvad nad kiiresti passiivseks. Teadlased vajasid selle asemel iseseisvaid fotosünteesi masinaid, mis võiksid toimida südame miniatuursete kasvuhoonetena.
Sisestage sinivetikad. Need pisikesed organismid teenivad elatist, võttes sisse süsihappegaasi ja vee ning sülitades välja hapnikku. Ookeanis asuvad nad toiduahela aluses, muutes hapniku ja suhkru, mida teised näljased organismid kiiresti ära kasutavad. "Need on päästerõngaks kõigele muule, " ütleb Irvine'i California ülikooli ökoloogia ja evolutsioonibioloogia professor Adam Martiny, kes uurib tavalist sinivetikate nimetust Synechococcus.
Stanfordi mikrobioloogide abiga kasvatasid dr Woo ja tema meeskond laboris Synechococcus tüve ja süstisid elava roti kahjustunud südamekoesse. Seejärel panid nad tuled põlema. 20 minuti pärast nägid nad kahjustatud piirkondades suurenenud ainevahetust. Üldine südame jõudlus paranes umbes 45 minuti pärast. Tõendid viitasid sellele, et fotosünteesi teel loodud hapniku ja suhkru Synechococcus parandas kudede paranemist.
Pärast elusate bakterite süstimist keha organisse võite oodata infektsiooni. Kuid huvitaval kombel ei leidnud teadlased nädalase jälgimise järel immuunvastust. "Vigu pole lihtsalt enam olemas, see kaob, " ütleb dr Woo. “Ja võib-olla on see parim bakteriliik” - sõbralik abistaja, kes püsib kontrolli kahjustamise nimel ja kaob jäljetult.
Selle protseduuri teostatavaks raviks võimaliku probleemina on selle ajastus ja keerukus, märgib Texase Houstonis asuva südameinfarkti ennetamise ja likvideerimise ühingu juhatuse esimees dr Morteza Naghavi, kes uuringuga ei tegelenud. Südameinfarkti ravimine on võistlus kella vastu ja selleks ajaks, kui patsiendid viiakse spetsiaalsesse rajatisse, mis on varustatud sinivetikate südame süstimisega, võib olla juba hilja. "See nõuab tohutuid investeeringuid ja tehnoloogiat, " ütleb dr Naghavi.
Tõsiasi, et teadlased nägid kuu aja pärast ravi saanud rottidel siiski tervemaid südameid, võib olla paljutõotav tulemus. "Kui kõik läheb nii, nagu teadlased soovivad, oleks see tohutu teraapia inimestele, kellel on olnud [südameatakk], " ütleb dr Naghavi. "See on metsik idee" - kuid see võib lihtsalt toimida.
Dr Woo ja tema meeskond põhjustavad seda, et Synechococcus tasakaalustab infarkti tõttu tekkinud keemilist võrrandit. Valguse kasutamine toidukütusena võib olla inimese südame jaoks uudne kontseptsioon, kuid see on vana müts sinivetikate jaoks nende looduslikes elupaikades.
Kui Irvine'i keskkonnamikrobioloog Martiny avaldas muljet kardioloogide leidlikkusest , pole idee, kui kriitilised sinivetikad elus on, uus idee. Keskkonnamikrobioloogid uurivad sinivetikaid nagu Synechococcus just seetõttu, et need mõjutavad globaalset keskkonda nii sügavalt. "See on sel juhul väga sõnasõnaline, " ütleb ta uuringu kohaselt, "kuid see on ka ookeanis üsna sõnasõnaline, arvestades, et pool hapnikust, mida me hingame, pärineb fütoplanktonist."
"Põnev oli see, et nad said süsteemi abil jäätmeid puhastada nii pisikese organismiga, " lisab ta, viidates sellele, kuidas uuringus kasutatud sinivetikad absorbeerisid süsinikdioksiidi kogunemist ja kasutasid seda fotosünteesimiseks, nagu looduseski. "Nad pakuvad seal hapnikku nagu meie ookeanis elamiseks."
Hiljutine uurimus on vaid kontseptsiooni tõestus, kuid teadlased on nüüd teel, et proovida seda meetodit inimestel. Järgmisena proovivad nad seda inimestele lähemal asuvates suuremates loommudelites ning töötavad välja viisid, kuidas sinivetikatega silma paista ja valgustada ilma avatud südameoperatsioonita. Nad kaaluvad isegi Synechococcus'i geneetilist redigeerimist, et kriitikud vabastaksid rohkem suhkrut.
Paljude kardioloogide jaoks ei seisne probleemi ju südameinfarktide haldamine pärast nende tekkimist, vaid nende ennetamine. "Patsientide ravimine pärast infarkti nagu hobuste varastamise järel küünte lukku proovimine, " ütleb dr Naghavi, osutades, et enamik ravimeid lükkab edasi ainult võimaliku südamepuudulikkuse. Kuid arvestades, et nii paljud ameeriklased kannatavad südameinfarkti all - ja arvatavasti jätkub see ka edaspidi -, on uuenduslike ravimeetodite väljatöötamine, mis aitavad neil taastuda, siiski dr. Cohen.
Tema sõnul võiks inimelusid päästa isegi nii ebatõenäoline, kui proovida verd asendada sinivetikatega. Väljakutse, nagu ta ütleb, "ei ole asi, mida ma võtan kergelt."
