Фотосинтезирующие бактерии доставили кислород в сердца крыс и спасли им жизни

Искусственно раскрашенная микрофотография кардиомиоцита крысы с цианобактериями на нём.
Фото Hatici Sosyal/Flickr.

Читайте нас в Telegram

Сердечно-сосудистые заболевания традиционно занимают верхнюю строчку в списке главных причин смерти среди людей. Неудивительно, что учёные не покладая рук ведут поиски лучших методов для того, чтобы изменить эту скорбную статистику. И некоторые из них предлагают совершенно неожиданные решения, например, как команда из Медицинской школы Стэнфордского университета в своей статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Новая стратегия опирается на использование фотосинтезирующих бактерий и света для обеспечения тканей сердца кислородом при сердечном приступе. Данное патологическое состояние возникает из-за нарушения подачи крови к органу и частичного отмирания ткани. Учёные давно предполагали, что если обеспечить клетки сердца "аварийной" подачей кислорода, ещё до восстановления кровотока хирургическим методом, можно будет избежать некоторых необратимых повреждений сердечной мышцы.

Словом, идея состояла в том, чтобы инфицировать сердце фотосинтезирующими бактериями, которые естественным образом вырабатывают кислород под действием света. Выбор исследователей, возглавляемых Джозефом Ву (Joseph Woo), пал на цианобактерий Synechococcus elongatus. Как и растения, они вырабатывают кислород из углекислого газа и воды, используя для этого хлорофил и некоторые другие пигменты.

Эксперименты проводились на крысах с сердечными заболеваниями. Животных инфицировали бактериями, после чего под наркозом искусственно вызывали сердечный приступ. Затем сердце и окружающие ткани подвергали интенсивному освещению.

Уже через 10 минут после сердечного приступа содержание кислорода в ткани увеличивалось в 25 раз. А через 45 минут сердце инфицированных крыс перекачивало на 60% больше крови, чем в группе грызунов, которые не были обработаны бактериями и на 30% больше, чем в группе инфицированных крыс, которых не освещали.

Интересно, что изначально исследователи попытались добиться аналогичного эффекта обогащения клеток сердца кислородом от растений. Но фотосинтезирующие органы капусты и шпината — хлоропласты — оказались нестабильными в предложенных экспериментальных условиях и не выживали за пределами клеток растения. Тогда учёным пришлось искать другие варианты и нужный, по словам самих авторов, нашёлся при буквальном попадании "пальцем в небо".

Что же касается перехода от крыс к людям, то здесь пока вопросов и сомнений больше, чем ответов. Во-первых, неясно, насколько безобидны эти бактерии для человека и как наша иммунная система отреагирует на непрошеных гостей. Во-вторых, сердечная мышца человека гораздо толще, чем крысиная, и встаёт проблема доставки света к бактериям, которые находятся в глубине ткани. И это, вероятно, не все проблемы.

Но авторы работы не готовы сдаваться и уже рассматривают возможность использования искусственных хлоропластов для обогащения тканей сердца кислородом, а также разрабатывают концепцию доставки специализированного источника света к сердцу человека.

С другими достижениями учёных в деле борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями можно ознакомиться, прочитав материалы специального раздела проекта "Вести.Наука".

Сегодня