Novo tratamento para ataque cardíaco usa bactérias fotossintéticas para produzir oxigênio

Atuando como árvores em miniatura que absorvem a luz solar e liberam oxigênio, as bactérias fotossintéticas injetadas no coração podem aliviar o dano causado por ataques cardíacos, sugere um novo estudo em ratos.

Quando os pesquisadores injetaram bactérias nos corações dos ratos, os microrganismos restauraram o oxigênio para o tecido do coração depois que o suprimento de sangue foi cortado, como em um ataque cardíaco. Este foi o resultado que pesquisadores da Universidade de Stanford publicaram na revista Science Advances .

“É realmente fora da caixa”, diz Himadri Pakrasi, biólogo de sistemas da Universidade de Washington – EUA, que não estava envolvido na pesquisa. “Parece como ficção científica para mim, mas é fantástico se funcionar”.

O organismo, chamado Synechococcus elongatus, tem sido usado recentemente para produzir biocombustíveis, mas esta pode ser a primeira vez que essas cianobactérias são usadas em um ambiente médico, diz ele.

Outros pesquisadores também reagiram com entusiasmo ao estudo. “É escandaloso, mas ultrajante de uma maneira boa”, diz Susan Golden, que estuda cianobactérias na Universidade da Califórnia, nos EUA. O cientista cardiovascular Matthias Nahrendorf, do Hospital Geral de Massachusetts, também nos EUA, diz: “Eu gosto da ideia. Ela está muito fresca.”

Trazer oxigênio aos tecidos necessitados é o que o cirurgião cardiovascular Stanford Joseph Woo tinha em mente quando ele e seus colegas sonharam com o plano de colocar no coração bactérias que coletam luz. Em um ataque cardíaco, artérias entupidas ou coágulos sanguíneos cortam o fluxo sanguíneo para o órgão. Sem o oxigênio fornecido pelo sangue, as células do coração morrem.

Woo queria uma maneira para que o coração fizesse seu próprio oxigênio ou acessasse outro suprimento até que os médicos pudessem abrir os vasos bloqueados e restaurar o fluxo sanguíneo. As plantas produzem oxigênio a partir de CO2 e luz solar, então Woo se perguntou: “Por que não levar uma ‘árvore’ ao seu coração?”

Ele e seus colegas começaram moendo couve e espinafre para coletarem os cloroplastos, as organelas dentro das células da planta que realizam a fotossíntese. Mas os cloroplastos não sobreviveram fora das células. Foi quando os pesquisadores aprenderam sobre S. elongatus, um organismo fotossintético onde Golden e outros pesquisadores costumavam estudar ritmos circadianos.

Depois de descobrir que as cianobactérias poderiam fornecer oxigênio às células do coração em uma placa de Petri, o próximo passo era ver como as cianobactérias se comportariam em um animal. Os pesquisadores interromperam o fluxo de sangue para partes dos corações de ratos e, após 15 minutos, injetaram cianobactérias ou uma solução salina. As bactérias aumentaram o oxigênio no tecido cardíaco cerca de três vezes mais que os níveis medidos imediatamente após o ataque cardíaco, enquanto os ratos tratados com solução salina não tinham quase nenhum aumento no oxigênio.

O coração de um rato batendo, visto através de ressonância magnética. Pesquisadores cortaram o suprimento de sangue para partes do coração, causando um ataque cardíaco. Mas as cianobactérias injetadas no órgão foram capazes de produzir o oxigênio que diminuiu os danos e manteve o animal vivo. Créditos: DEPARTMENT OF CARDIOTHORACIC SURGERY/STANFORD UNIVERSITY SCHOOL OF MEDICINE.

E isso havia acontecido no escuro: quando os pesquisadores expuseram o coração à luz, os ratos que receberam as bactérias tinham 25 vezes mais níveis de oxigênio depois do ataque cardíaco. Quatro semanas após o tratamento, estes ratos tiveram menos danos cardíacos do que os roedores não tratados, indicando benefícios a longo prazo. Na verdade, os corações dos ratos tratados com fotossíntese estavam batendo fortemente: o fluxo sanguíneo para fora do coração era 30% maior em ratos tratados com cianobactérias e luz do que aqueles tratados com bactérias no escuro. Esse fluxo sanguíneo extra poderia fazer a diferença entre a vida e a morte para alguns pacientes, diz Woo. Os resultados indicam que as bactérias precisam de luz para fornecer às células cardíacas oxigênio suficiente para evitar o dano. Isso apresenta uma dificuldade para que as cianobactérias sejam usadas nas pessoas: levar luz para o coração é um grande obstáculo.

Quando expostas à luz, as bactérias fotossintéticas (em verde) produzem o oxigênio que pode manter as células do coração do rato (em vermelho, mostradas aqui crescendo em uma placa de Petri) vivas após um ataque cardíaco. Créditos: J.E. COHEN ET AL/SCIENCE ADVANCES 2017.

“Será quase impossível abrir o caixa torácica para que a luz possa entrar”, diz Nahrendorf. “E um dia na praia não vai fazer o truque funcionar”. Woo diz que os pesquisadores estão trabalhando com engenheiros em Stanford para criar dispositivos que podem iluminar através dos ossos e da pele, alcançando o coração e outros tecidos profundos.

Injetar bactérias no coração também é uma proposta arriscada. “O que você está fazendo é infectar um tecido, e isso raramente é uma coisa boa”, diz Nahrendorf. Mas os pesquisadores descobriram que as cianobactérias foram limpas dos corpos dos ratos dentro de 24 horas e não induziram o sistema imunológico a atacar o coração. Algumas outras cianobactérias produzem toxinas, “mas este organismo é benigno”, diz Golden.

As cianobactérias também podem fornecer oxigênio aos tecidos em outras doenças, como lesões cerebrais, acidentes vasculares encefálicos (AVEs) ou feridas não cicatrizantes em pessoas com diabetes, diz Arnar Geirsson, cientista cardiovascular da Universidade de Yale. As bactérias fotossintéticas também podem ajudar a preservar os órgãos para o transplante.

“Estou bastante impressionado”, diz Geirsson. “É uma maneira realmente única de fornecer oxigênio”.

Matéria traduzida da revista Science News.

Revisado por Igor A. G. Cunha.

Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF - Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.
Vinicius Mussi

Vinicius Mussi

Capixaba, graduado em Biomedicina, com especialização em Saúde Pública e mestre em Biociências e Biotecnologia pela UENF – Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro.

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