Mokslininkai naudoja fotosintezę, kad pamaitintų gyvūno smegenis

The Scientist Magazine®

INPanašiai kaip augalai, gyvūnai negali atlikti fotosintezės, kad sukurtų savo deguonį, tačiau mūsų smegenys priklauso nuo deguonies, kad pagamintų didžiulį energijos kiekį, reikalingą funkcionuoti. Šiandien (spalio 13 d.) paskelbtame tyrime iScience, tyrėjai rado būdą panaudoti fotosintezę, kad aprūpintų neuronus deguonimi: jie įšvirkštė cianobakterijų arba žaliųjų dumblių. Xenopus laevis buožgalviai ir gyvūnams neteko deguonies, todėl smegenų veikla nutrūko. Gyvūnų ekspozicija šviesoje, kuri leido mikrobams gaminti deguonį iš CO2atkurta nervų veikla.

„Autoriai taiko elegantišką ir lengvai atkuriamą eksperimentinį metodą, kad ištirtų fotosintetinių organizmų aktyvacijos poveikį, kaip būdą tiesiogiai padidinti deguonies kiekį smegenyse“, – tyrime nedalyvavusi Rowan universiteto Naujajame Džersyje neurologė Diana Martinez. , rašo el Mokslininkas. Ji priduria, kad darbas yra principo įrodymas ir „svarbus pirmas žingsnis naudojant gamtos išteklius patologiniams sutrikimams, dėl kurių smegenyse eikvoja deguonį, pavyzdžiui, širdies priepuoliui ir insultui, gydyti.

Neurologas Hansas Straka iš Miuncheno Ludwigo Maximiliano universiteto (LMU) ir jo grupė domisi deguonies suvartojimu smegenyse ir naudoja nusistovėjusią techniką, pagal kurią nuima buožgalvio galvą ir palaiko ją gyvą bei funkcionalią porą dienų. skystoje aplinkoje, kuri aprūpina ir deguonimi, ir maistinėmis medžiagomis. Per pietus Straka ir LMU augalų biologas Jörgas Nickelsenas kalbėjo apie tai, kaip jie galėtų dirbti kartu įgyvendindami projektą. Jų sprendimas: ištirti, ar būtų įmanoma, kad fotosintetiniai mikroorganizmai aprūpintų smegenis deguonimi.

Tuometinis Nickelseno postdoc Myra Chávez Rosas, kuris dabar yra Berno universitete Šveicarijoje, augino žaliuosius dumblius (Chlamydomonas reinhardtii) ir cianobakterijosSinekocistis sp. PCC6803), kurios abi gamina deguonį po apšvietimo. Absolventė Suzan Özugur, kuri nuo to laiko baigė Strakos laboratoriją, į buožgalvių širdis suleido dumblių arba melsvadumblių srutos, kai tik išdygo jų priekinės galūnės. Jų širdys pumpavo mikrobus per gyvūnų kraujagysles, įskaitant smegenų kraujagysles.

Ar galime atsikratyti kvėpavimo, kad išlaikytume savo smegenis?

„Ryanas Kerney, Getisburgo koledžas“.

Komanda nustatė, kad apšvietus deguonies koncentracija švirkštų gyvūnų skilveliuose padidėjo. Negydomiems gyvūnams arba tiems, kurie gavo dumblių ar melsvadumblių padermes, kurios buvo mutavusios taip, kad negamintų deguonies, deguonies koncentracija nepadidėjo. Kai tyrėjai išeikvodavo deguonį iš vandens, į kurį įplaukė gyvūnai, neuronų veikla, matuojama pagal tipinių nervų elektrinius įrašus, sustojo. Tačiau jie sugebėjo atnaujinti smegenų veiklą, apšviesdami gyvūnus, kuriems buvo sušvirkšti mikroorganizmai. Kai jie išjungė šviesą, neuronų veikla vėl nutrūko.

Nors eksperimentas buvo sėkmingas, Martinezas pažymi, kad neaišku, ar išvados gali būti panaudotos gydant sąlygas, kai smegenys badauja deguonies. „Pirmoji problema yra ta Xenopus laevis buožgalviai yra skaidrūs, o šviesa gali lengvai prasiskverbti pro odą, kad suaktyvintų fotosintezės mechanizmus, gaminančius deguonį. Būtų naudojamas sudėtingesniems gyvūnams. . . būti sunku, nes šviesa nelengvai prasiskverbia per odą ir gali nepasiekti kraujagyslių, kad suaktyvintų fotosintetinius organizmus “, – rašo ji. Be to, nors mažas deguonies kiekis gali būti problema, deguonies perteklius taip pat gali pabloginti smegenų sužalojimus. “Todėl nesugebėjimas tinkamai kontroliuoti deguonies lygio naudojant šiuos fotosintetinius organizmus būtų toks pat žalingas kaip ir pati hipoksija.” Ji priduria, kad išbandžius šią techniką smegenų organoiduose ir skiltelėse, būtų galima geriau suprasti jos fiziologinį poveikį.

Straka pripažįsta, kad tyrimas vis dar yra ankstyvoje stadijoje ir kad strategijos pristatymas į kliniką yra „labai toli“. Artimiausiu metu jo komanda sutelks dėmesį į keletą klausimų, įskaitant imunologinį fotosintetinančių mikroorganizmų įvedimo poveikį ir tai, ar mikrobų gaminamas cukrus gali būti panaudotas buožgalvių smegenims.

„Per pastarąjį dešimtmetį buvo vykdoma nemažai projektų, kurių metu žmonės bandė sukurti dirbtines simbiotines asociacijas su dumbliais, kad kokiu nors būdu sustiprintų ar manipuliuotų stuburinių gyvūnų fiziologija, o tai išties radikalu“, – sako biologas Ryanas Kerney. kuris tiria dumblių ir salamandrų simbiozes Getisburgo koledže Pensilvanijoje ir naujame darbe nedalyvavo. Kerney priduria, kad metodai, kai mikrobai dirbtinai įterpiami į ląsteles arba audinius, siekiant pakeisti jų funkciją, iš esmės nereguliuojami ir yra nepakankamai tikrinami, palyginti su plačiai naudojamais genetinės modifikacijos metodais, tokiais kaip CRISPR. Jis pažymi, kad nežinomybė, taip pat patogeninių dumblių pavyzdžiai daro šią strategiją šiek tiek rizikingą. „Tačiau galimos pasekmės taip pat yra tiesiog įdomios spėlioti: ar galime atsikratyti kvėpavimo, kad išlaikytume savo smegenis?

Leave a Comment

Your email address will not be published.