Cercetătorii folosesc nanoparticule din spanac pentru a ajuta inimile șobolanilor cu insuficiență cardiacă
O echipă de cercetători din China a testat o abordare inedită pentru tratarea insuficienței cardiace: introducerea unor nanoparticule derivate din spanac în celulele musculare ale inimii, pentru a exploata parțial mecanismul fotosintezei. Rezultatele, publicate în revista Small, sugerează că această metodă ar putea îmbunătăți funcția de pompare a inimii și reduce leziunile tisulare.
Inima are nevoie de un aport continuu de ATP, molecula care alimentează activitatea celulară. Cea mai mare parte a acestei energii provine din mitocondrii, structuri care convertesc energia din nutrienți într-o formă utilizabilă. Când mitocondriile nu funcționează corect în insuficiența cardiacă, deficitul de energie agravează disfuncția mușchiului cardiac.
Plantele produc și ele ATP folosind lumina. Mecanismul responsabil se află în membrane numite tilacoide, pe care cercetătorii le-au extras din spanac și le-au transformat în particule de dimensiuni nanometrice. Pentru a facilita pătrunderea materialului vegetal în celulele inimii, acesta a fost învelit în membrane prelevate din celule musculare cardiace.
În testele de laborator, celulele cardiace de șobolan cultivate au absorbit mai multe particule acoperite decât cele neacoperite. Când au fost activate cu lumină roșie, celulele tratate au prezentat niveluri mai ridicate de ATP. În celulele expuse unei substanțe care provoacă leziuni și mărirea anormală a celulelor, particulele iluminate au ajutat la păstrarea structurii mitocondriilor și au redus acumularea de molecule reactive potențial dăunătoare.
Următorul test a urmărit dacă tratamentul poate ajuta o inimă întreagă să pompeze mai eficient. Cercetătorii au îngustat chirurgical aorta șobolanilor, forțând inimile să pompeze împotriva unei rezistențe mai mari. În timp, această suprasolicitare de presiune a cauzat mărirea inimii și afectarea funcției. Experimentul principal a inclus patru grupuri a câte șase șobolani, inclusiv controale chirurgicale și animale cu suprasolicitare de presiune care au primit fie nanoparticule, fie nanoparticule combinate cu lumină roșie, fie niciun tratament.
Tratamentul a început la patru săptămâni după intervenția chirurgicală. Cercetătorii au injectat particule direct în mușchiul cardiac la fiecare trei zile. Cei din grupul cu tratament luminos au primit apoi 10 minute de iluminare cu laser roșu prin torace. Ecografia a arătat o funcție de pompare mai bună la șobolanii care au primit atât particule, cât și lumină, comparativ cu animalele netratate cu suprasolicitare de presiune. Inimile lor au prezentat, de asemenea, mai puține cicatrici și o mărire anormală mai redusă a celulelor musculare.
În grupul care a primit nanoparticule, dar fără iluminare, nu s-a observat nicio îmbunătățire semnificativă statistic a parametrilor de pompare. Prin urmare, combinația dintre nanoparticule și tratamentul cu lumină a îmbunătățit rezultatele în aceste condiții.
Deși acoperirea cu membrane a ajutat particulele să intre în celulele cultivate, experimentul pe animale s-a bazat pe injecții directe. Acesta nu a stabilit dacă particulele injectate intravenos pot ajunge la inimă în cantități utile.
Administrarea luminii a reprezentat o problemă separată. Pentru a explora acest aspect, cercetătorii au plasat țesut izolat din peretele toracic al șobolanilor, cu o grosime de aproximativ 2 milimetri, peste celule cultivate care conțineau particulele. Lumina roșie care a trecut prin țesut a crescut totuși nivelurile de ATP, deși mai puțin decât iluminarea directă. Rămâne nesoluționată întrebarea dacă suficientă lumină ar putea ajunge la o inimă umană.
Mecanismul vegetal și-a pierdut, de asemenea, activitatea generatoare de ATP în timpul iluminării prelungite, ceea ce ridică o altă întrebare cu privire la cât timp fiecare doză ar putea rămâne utilă. Cercetătorii propun dezvoltarea unor geluri sau plasturi care ar putea fixa particulele la suprafața inimii și le-ar putea elibera treptat. Un astfel de sistem ar putea reduce nevoia de injecții repetate, dar medicii ar trebui totuși să administreze suficientă lumină pentru a menține funcționarea mecanismului împrumutat.
