Las luces brillantes y las bacterias tratan los ataques al corazón de las ratas

Cardiomiocitos de rata con S. elongatus bacteriaCOHEN ET AL., SCIENCE ADVANCES, 2017. El uso de microorganismos fotosintéticos para proporcionar el oxígeno que tanto necesita el tejido cardíaco dañado podría ser un enfoque factible para tratar los ataques cardíacos, dicen los autores de un estudio publicado hoy (14 de junio) en Science Advances. Su artículo describe la inyección de la cianobacteria Synechococcus elongatus en los músculos cardíacos isquémicos de ratas vivas, donde, en respuesta a la exposición a la luz, los microbios produjeron oxígeno y mejoraron la función de los órganos.

&ldquo ;Es una aplicación muy novedosa e inteligente de una propiedad microbiana innata a un problema médico muy grave que realmente necesita soluciones innovadoras” dice Susan Erdman, microbióloga e inmunóloga del MIT que no participó en la investigación. «Pensé que era increíble y estaba muy entusiasmado».

«Su concepto es totalmente único». dice el profesor de cirugía cardíaca Arnar Geirsson de Yale…

Los organismos fotosintéticos capturan la energía de la luz solar y la utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en carbohidratos para el crecimiento. El proceso crea un excedente de oxígeno, que los organismos simplemente expulsan a la atmósfera, para deleite de los organismos aeróbicos como los humanos.

Sin dar por sentado estos hechos básicos de la existencia, Joseph Woo, un cardiotorácico cirujano de la Universidad de Stanford, los vio como una solución a un problema. Un día estaba pensando: ¿cuál es el problema fundamental con un infarto? Es la falta de suministro de oxígeno al músculo cardíaco”, recuerda. Y, ¿qué en la naturaleza produce oxígeno para nosotros cada minuto? Plantas.

[Los cardiólogos] siempre están pensando en cómo administrar más sangre [al tejido cardíaco isquémico], continúa Woo. Pero, si el oxígeno es el componente crítico, pensó, ¿qué pasaría si pudieras tomar una planta, o el mecanismo fotosintético de una planta, y ponerlo justo al lado de una célula del corazón?

Para investigar esta idea inusual El equipo de Woos adoptó un enfoque igualmente inusual. Comenzamos a moler col rizada y espinacas para aislar los cloroplastos y ponerlos con células del corazón, dice. Pero los resultados de estos experimentos fueron decepcionantes. Lo que encontramos es que a los cloroplastos no les gusta estar fuera de una célula vegetal, dice, no son muy estables.

Entonces, el equipo probó el microorganismo unicelular fotosintético S. alargado. Los pusimos con células del corazón en un plato y descubrimos que podían vivir juntos y, cuando los encendíamos, podían producir oxígeno, dice Woo.

Luego, el equipo probó la idea en ratas vivas. . Provocaron ataques cardíacos a los animales y luego les inyectaron S en el corazón. elongatus y expuso los corazones a la luz. Después de solo 10 minutos, el oxígeno en los corazones que contenían bacterias y expuestos a la luz había aumentado aproximadamente 25 veces en comparación con solo un aumento de 3 veces en el oxígeno en los corazones que contenían bacterias mantenidos en la oscuridad. Y a los 45 minutos, la presión del ventrículo izquierdo y el gasto cardíaco habían mejorado, lo que sugiere un aumento de la contractilidad cardíaca.

FACULTAD DE MEDICINA DE LA UNIVERSIDAD DE STANFORD, DEPARTAMENTO DE CIRUGÍA CARDIOTORÁCICALos microbios también proporcionaron mejoras a largo plazo en la función cardíaca, mostró el equipo . Cuatro semanas después de que las ratas se sometieran a isquemia cardiaca temporal (60 minutos) durante las cuales los animales fueron o no inyectados con S. elongatus y expuestos a la luz, los análisis de la función cardíaca revelaron que los receptores del tratamiento con microbios habían mejorado significativamente la contractilidad en comparación con los controles.

Una vez inyectadas, las bacterias permanecen detectables en el tejido cardíaco durante aproximadamente un día, dice Woo, pero durante ese tiempo no parecen causar ningún efecto tóxico o una respuesta inmune significativa. Es casi como si el cuerpo simplemente los ignorara, dice. Sin embargo, añade, también es posible que las bacterias se eliminen mediante un mecanismo que no estamos evaluando de manera efectiva en este momento.

Para examinar el aclaramiento bacteriano y determinar la seguridad y la factibilidad potencial de dicho fotosintético Se necesitarán estudios más detallados de terapia de oxígeno, dice Geirsson, y cualquier uso de tal tratamiento para enfermedades humanas está muy lejos. Pero, si llegara a la clínica, agrega, hay muchas enfermedades y condiciones a las que se podría aplicar, incluidos los accidentes cerebrovasculares, la isquemia de los tejidos periféricos y más.

Sin duda, será muy emocionante ver dónde está el la tecnología va, dice Erdman. Una de las cosas más divertidas de la ciencia, dice, es que a veces existen estos conceptos fundamentales, pero se pueden modificar brillantemente para fines completamente novedosos, y este es solo un ejemplo.

JE Cohen et al., Un innovador sistema biológico para miocardio alimentado por fotones en el corazón isquémico, Science Advances, 3:e1603078, 2017.

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