Серцеві напади лікуватимуть фотосинтезуючими бактеріями

Біологи зі Стенфордського університету зуміли зменшити серцеву недостатність у щурів за допомогою фотосинтезуючих бактерій, введених у серце. При освітленні такі бактерії виробляли кисень, і серцева діяльність щурів з блокованими серцевими судинами значно покращувалася. Дослідження опубліковано в.

Серцевий напад, або інфаркт міокарда, відбувається внаслідок некрозу ділянки серцевого м'яза. Це, в свою чергу, трапляється через нестачу кровопостачання, а саме - брак кисню в цій ділянці. Викликати інфаркт можуть, наприклад, тромбоз, артеріальний спазм або перенапруження серця. Це одна з найпоширеніших причин смерті на Землі поряд з онкологічними захворюваннями.

Щоб налагодити кровотік у серці, крім призначення ліків, лікарі роблять операції, що дозволяють звільняти «заблоковані» судини (вони можуть бути звужені, наприклад, через холестеринові бляшки). При цьому в посудину вставляють розширюючі конструкції - стенти, або видаляють заважаючі згустки. Вчені вирішили поглянути на лікування з іншого боку - кисень міг би вироблятися безпосередньо в серці, і оперативного втручання можна було б уникнути.

Спочатку вони намагалися працювати з рослинами - шпинатом і кормовою капустою (поширеною в Америці як символ і еталон здорового харчування «kale»). З них виділяли органели, відповідальні за вироблення кисню - хлоропласти, і намагалися використовувати їх в якості окремих функціональних одиниць. Цей експеримент, однак, не увінчався успіхом, хлоропласти без клітин ефективно працювати не могли. Тоді дослідники вирішили перейти до фотосинтезуючих бактерій.

Бактерії здатні перетворювати вуглекислий газ на кисень під дією світла, так, як це роблять рослини, при цьому з точки зору розмірів і будови вони самі являють собою щось на зразок окремих хлоропластів (вважається, що хлоропласти колись давно були вільноживими бактеріями, а потім перейшли на симбіотичне існування). Поселивши їх у чашку Петрі поруч із серцевими клітинами щура, вчені переконалися, що на світлі бактерії виділяють кисень, який успішно використовується їхніми сусідами. Бактерії здатні були жити у фізіологічних умовах, необхідних серцевим клітинам, а тим, у свою чергу, не заважало, а допомагало їх присутність.

Після цього культуру цих бактерій вводили в серце щурам. Деякі судини цих щурів нескучно блокували, викликаючи у щурів серцевий напад. Коли ділянки міокарда починали омертвювати, щурів освітлювали яскравим світлом. Бактерії починали виділяти кисень, який ефективно використовувався навколишніми тканинами. Рівень кисню в них підвищувався в 25 разів, і серцева діяльність щурів поліпшувалася. Такі щури довше виживали, і їхні серця краще і потужніше скорочувалися порівняно з контрольною вибіркою, яку тримали в темряві. Після блокування судин температура серцевих тканин всіх щурів спочатку падала, але у щурів з бактеріальною культурою вже через двадцять хвилин вона підвищувалася назад, що свідчило про ефективну течію внутрішніх метаболічних процесів.

Ефект поліпшення серцевої діяльності зберігався навіть через чотири тижні після початку експерименту. Окремо вчені відзначають, що вже через добу після штучного нападу рівень тропоніну (біомаркера серцевих захворювань) у щурів, серцеві бактерії яких піддавалися прямому освітленню, істотно знижувався.

Імунна система щурів не відкидала бактерій, однак треба враховувати, що у людей цей процес може стати перешкодою подібній терапії. Позитивним моментом є те, що імунною відповіддю, навпаки, можна скористатися - і бактерії можна було б вводити не безпосередньо в серце, а в будь-яку посудину. Для цього їх треба забезпечити відповідними антитілами, мішенню яких є серцеві клітини. Іншою проблемою є освітлення - потрібно «пробивати» світлом грудну клітку людини, щоб досягти потрібного ефекту без хірургічного втручання.

У разі успіху така терапія могла б допомагати якщо не уникати серцевих нападів то, принаймні, відсувати їх, даючи більше часу на лікування. Наступним етапом роботи вчених буде генетична модифікація бактерій з метою підвищення ефективності вироблення ними кисню, а також досліди з більш великими тваринами - вівцями і свинями.

А про те, як збираються застосовувати для лікування наслідків кисневої недостатності галюциноген ДМТ, можна почитати тут.