心血管

大胆尝试!科学家们利用光合细菌为心脏提供氧气

作者:伊文 来源:生物探索 日期:2017-06-19
导读

         当突发心脏病时,心脏组织会因为血液供给不足而缺氧,这会导致心肌细胞不可逆转的受损、死亡。科学家们一直认为,如果能够在冠状动脉搭桥手术之前,为心肌细胞紧急提供氧气, 那么就可以避免一些永久性伤害,从而保护心脏功能。 现在,来自于斯坦福大学的的研究团队在大鼠模型上证实了这一理论的可行性。他们选取一种能够在光照下释放氧气的光合细菌(Photosynthetic Bacteria),将它们注入大鼠心脏组

关键字:  光合细菌 

        当突发心脏病时,心脏组织会因为血液供给不足而缺氧,这会导致心肌细胞不可逆转的受损、死亡。科学家们一直认为,如果能够在冠状动脉搭桥手术之前,为心肌细胞紧急提供氧气, 那么就可以避免一些永久性伤害,从而保护心脏功能。

        现在,来自于斯坦福大学的的研究团队在大鼠模型上证实了这一理论的可行性。他们选取一种能够在光照下释放氧气的光合细菌(Photosynthetic Bacteria),将它们注入大鼠心脏组织,证实这些微生物确实会向心脏组织提供氧气。

        1.如何向心脏组织提供氧气?植物 or 细菌

        斯坦福大学的心胸外科医生Joseph Woo认为缺血性心脏最大的问题在于缺氧,如何解决这一问题呢?Joseph Woo将目光锁定在植物上,并为此进行了多种看似异想天开的尝试。

        他们从甘蓝、菠菜中提取叶绿体,并将它们注入心脏组织中。但是试验结果均不尽如人意。“我们发现,脱离植物细胞的叶绿体很不稳定” Joseph Woo表示。

        放弃植物这条思路后,Joseph Woo和团队又开始摸索光合细菌。他们选中细长聚球藻(Synechococcus elongatus),一种能够像植物那样进行光合作用的细菌,它们可以利用光能将二氧化碳、水转化成氧气。

        当细菌与心脏细胞在同一个培养皿中时,研究人员发现在光照作用下细菌会释放氧气,确保心脏细胞的存活。

        2.动物试验

        这些特殊的微生物是否可以提高氧气给活体动物的心脏组织呢?研究团队以大鼠为模型,将细菌注入心脏组织,并通过打开胸腔、封锁主要供血动脉模拟心脏病突发的紧急情况。

        结果发现,光照下处理10分钟,心脏组织的含氧量就增加了约25倍。45分钟后,心脏收缩能力有所改善。相比于没有细菌感染的心脏组织,细菌光合作用下的心脏组织血流量增加60%。黑暗情况下,小鼠心脏组织的血流量也会增加30%。

        更重要的是,研究团队分析了大鼠模型的血液样本,并没有发现细菌引发毒副作用或者免疫反应的证据。但是,细菌是否会伤害人体?还不清楚。

        3.距离临床还有很多挑战

        这一策略能够保护啮齿动物的心脏功能,但是它距离真正用于临床治疗还面临着很大的挑战和困难,例如相比于大鼠,人类的心肌组织更厚,产氧光合细菌很可能难以穿透。而且,细菌的安全性无法保证,人类免疫系统比我们想象得要复杂。

        纽约市西奈山医院的心脏病学专家Hina Chaudhry评论这一研究时表示:“这是一个令人着迷、兴奋的方法。但是从小鼠到人类,还任重道远。”

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