15.06.2017

Фотосинтез и инфаркт миокарда

Инфаркт миокарда возникает из-за нарушения кровоснабжения сердечной мышцы. Лишенные кислорода клетки гибнут в течение 15–20 минут, и образуется участок некроза. Позднее, если больной выжил, отмершие клетки замещаются соединительной тканью и на сердечной мышце возникает своего рода шрам – рубец.

В мире инфаркт миокарда ежегодно случается у 15,9 миллиона человек (данные на 2015 год). Умирает от инфаркта каждый год более четырех миллионов. Только половина больных с острым инфарктом миокарда доживает до прибытия в больницу, а из оставшихся из-за различных осложнений умирает примерно треть.

Если бы у врачей была возможность экстренно снабжать сердечную мышцу кислородом, пока кровоснабжение не будет восстановлено (например, при помощи экстренного шунтирования коронарного сосуда), то риск гибели пациента при инфаркте значительно снизился бы. В новом исследовании ученые из Стэнфордского и Пенсильванского университетов под руководством кардиохирурга Джозефа Ву (Y. Joseph Woo) предложили весьма необычный метод временной поставки кислорода к миокарду. Он оказался эффективным, правда, проверили его пока лишь на крысах, и неясно, насколько легко будет применить такой метод при лечении людей. Снабжать сердце кислородом, по замыслу авторов, должны фотосинтезирующие бактерии.

В эксперименте были использованы бактерии Synechococcus elongatus. Подобно растениям они обладают способностью к фотосинтезу, то есть используют энергию солнечного света для синтеза органических соединений. Причем, если обычно фотосинтезирующие бактерии используют так называемые бактериохлорофиллы, которые участвуют в фотосинтезе без выделения кислорода, то у Synechococcus elongatus и его родственников из типа цианобактерий имеется, как и у растений, хлорофилл a, поэтому они при фотосинтезе выделяют в качестве побочного продукта кислород. Synechococcus elongatus часто используется в качестве модельного организма при изучении циркадных ритмов или в экспериментах по увеличению производства биотоплива.

На этот раз ученые заразили бактериями Synechococcus elongatus сердечные мышцы крыс. После этого на крысах провели хирургическую операцию, вскрыв грудную клетку и перекрыв основные коронарные артерии, то есть искусственно вызвали инфаркт. После этого сердца крыс оставались на свету, так что бактерии имели возможность для фотосинтеза.

Спустя десять минут после индуцированного инфаркта содержание кислорода в сердечной мышце крыс возросло в 25 раз. А через сорок пять минут сердца крыс с фотосинтезирующими бактериями перекачивали на 60 % больше крови, чем сердца тех, которые получили бактерий, но не были оставлены на свету.

Джозеф Ву и его коллеги считают, что, если удастся добиться сохранения сердечной функции в таком же объеме у людей с инфарктом, то это будет иметь огромные клинические последствия, фактически способствуя предотвращению сердечной недостаточности. Ученые провели анализ крови у перенесших такую операцию крыс спустя неделю после выздоровления и не нашли свидетельств распространения бактерий по организму или каких-либо вызванных бактериями патологических проявлений.

Однако не стоит ожидать, что такой метод помощи при инфаркте быстро найдет применение для лечения людей. Кардиолог больницы Маунт-Синай в Нью-Йорке Хина Чаудри (Hina Chaudhry) видит несколько препятствия для этого. У людей куда более толстая сердечная мышца, поэтому нет гарантии, что свет будет в достаточной степени проникать к нужному участку. Также она не убеждена в безвредности бактерии для человека, считая проведенное авторами исследование иммунного ответа крыс слишком «неглубоким и поверхностным».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Максим Руссо

Источники:

1. polit.ru