酷研究:利用光合作用幫助受損的心臟

類別: 新奇

在正在進行的搜尋治療全球最致命的心臟病的更優手段中,來自史丹佛大學的不尋常策略顯示出一定的潛力:光合作用細菌和光。

一項6月15日發表在科學進展上的研究稱,研究者發現通過將一種細菌注射到心肌缺血麻痺小鼠的心臟中,然後利用光線觸發光合作用,就能增加氧氣流,提升心臟功能。

史丹佛心胸外科主席、論文資深作者Joseph Woo碩士說道:“這種方法的美妙之處在於這是一個再迴圈系統。你傳輸細菌,細菌消耗二氧化碳,利用光中的能量,形成氧氣。”

酷研究:利用光合作用幫助受損的心臟
credit: 煎蛋畫師BC

Woo說道,這個有點令人難以置信的概念起源於科學家們尋找一種血流受限情況下向心臟傳輸氧氣的新方式。這種情形被稱為心肌缺血,通常是由冠狀動脈疾病導致的。

他說道:“我們認為自然界中存在有趣的關聯。在自然界中,人類撥出二氧化碳,植物將其轉換回氧氣。在心臟病發作時,肌肉仍然在試圖泵動。但此時只有二氧化碳沒有氧氣。我們想能否以某種方式利用植物細胞,將它們放在心臟細胞旁邊將二氧化碳轉換為氧氣。”

研究者最開始嘗試磨碎菠菜和甘藍,在碟子中將兩者分別與心臟細胞結合。但植物中的葉綠體不夠穩定,無法在植物細胞之外存活。

Woo說道:“所以我們繼續尋找其他方法。”接下來,他們嘗試了被稱為藍藻細菌或者藍綠藻的光合細菌,因為這種細菌具有更堅固的結構,能在水中存活。他們重複進行了之前的測試來看這種光合細菌能否在碟子中與心臟細胞一起存活。

Woo說道:“這看起來有點不切實際,但實際上成功了。”

下一輪實驗包括將光合細菌注射到心肌缺血的麻痺小鼠的跳動心臟中。研究者隨後比較了光照下(不到20分鐘)和黑暗中小鼠的心臟功能。

Woo說道:“接受了細菌注射和光照的一組小鼠有更多的氧氣,心臟工作得更好。”細菌在24小時內就消散了,但提升的心臟功能則會持續至少四周。

“這還是非常初步的研究。”

研究者準備研究如何將這一概念應用於人類,如何將光源送到人類心臟中。他們還在研究用人造葉綠體代替細菌的可能性。

論文原文:DOI: 10.1126/sciadv.1603078

本文譯自medicalxpress,由譯者CliffBao基於創作共用協議(BY-NC)釋出。

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