O Dr. Joseph Woo adora a fotossíntese. E por um bom motivo: as plantas podem não ser tão fofas quanto os pandas, mas é graças à sua alquimia química que todos nós aqui na Terra estamos vivos e respirando. De fitoplâncton microscópico a imponentes sequóias, esses super-heróis nos mantêm vivos absorvendo dióxido de carbono e luz solar, produzindo milagrosamente oxigênio e açúcar.
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Mas há outra razão pela qual o Dr. Woo adora a fotossíntese. Quando você tem um ataque cardíaco, há duas coisas que seu coração precisa imediatamente para começar a reparar o tecido danificado: oxigênio e açúcar. Agora, o Dr. Woo, professor e cirurgião cardíaco da Universidade de Stanford, acha que encontrou uma maneira de usar alguns de nossos menores amigos de fotossíntese para ajudar nossos corações a se curarem.
Em um estudo publicado esta semana na Science Advances, Dr. Woo e sua equipe mostram como eles substituíram com sucesso o sangue com cianobactérias microscópicas, organismos semelhantes a plantas que também usam a fotossíntese. Ao cooptar o processo para ajudar a curar o tecido cardíaco danificado, a equipe conseguiu proteger os ratos de uma insuficiência cardíaca letal. Consertar um coração doente, ao que parece, pode ser tão simples quanto lançar uma luz sobre a situação.
Os ataques cardíacos atingem 735 mil americanos a cada ano, e as doenças cardíacas são o assassino número um em todo o mundo. Um ataque cardíaco acontece quando algo bloqueia o fluxo sanguíneo para o coração, impedindo que o oxigênio atinja esse músculo crucial. Para os cardiologistas, o desafio de prevenir a insuficiência cardíaca subsequente é fornecer rapidamente tecidos cardíacos danificados com oxigênio e nutrientes. Mas “se você olhar para a natureza, a fotossíntese responde a essa pergunta”, diz o Dr. Jeffrey Cohen, um pós-doutorando na Stanford Medicine e principal autor do estudo.
Se um coração danificado fosse fotossintético, diz o Dr. Cohen, não precisaria depender do sangue para reabastecer oxigênio e açúcar em seus tecidos. Tudo o que precisaria era do sol. "Você permitiria que a luz se tornasse sua fonte de combustível, em vez de sangue", diz Cohen. Infelizmente, o coração não é uma planta. Então, os pesquisadores tentaram a próxima melhor coisa: injetar bactérias semelhantes a plantas.
Dr. Woo e sua equipe começaram experimentando algumas plantas familiares e verdadeiras: “Nós moemos couve e espinafre”, diz ele. Eles estavam tentando separar os cloroplastos, as organelas fotossintéticas dentro de cada célula vegetal, mas descobriram que, uma vez isolados, rapidamente se tornavam inativos. O que os pesquisadores precisavam, em vez disso, eram máquinas fotossintéticas autônomas, que poderiam funcionar como estufas em miniatura para o coração.
Digite cianobactérias. Esses pequenos organismos ganham a vida recolhendo dióxido de carbono e água e cuspindo oxigênio. No oceano, eles estão na base da cadeia alimentar, fazendo com que o oxigênio e o açúcar sejam rapidamente explorados por outros organismos famintos. "Eles servem como uma tábua de salvação para todo o resto", diz Adam Martiny, professor de ecologia e biologia evolutiva da Universidade da Califórnia em Irvine, que estuda um tipo comum de cianobactéria chamado Synechococcus.
Com a ajuda dos microbiologistas de Stanford, o Dr. Woo e sua equipe cultivaram uma cepa de Synechococcus em seu laboratório e injetaram no tecido cardíaco prejudicado de um rato vivo. Então, eles acenderam as luzes. Após 20 minutos, eles viram aumento do metabolismo em áreas danificadas. O desempenho cardíaco geral melhorou após cerca de 45 minutos. A evidência sugeria que o oxigênio e o açúcar Synechococcus criados através da fotossíntese estavam melhorando o reparo tecidual.
Depois de injetar bactérias vivas em um órgão do corpo, você pode esperar uma infecção. Mas, curiosamente, os pesquisadores não encontraram resposta imunológica após uma semana de monitoramento. "Os insetos não estão mais lá, desaparece", diz o Dr. Woo. “E talvez esse seja o melhor tipo de bactéria” - um ajudante amigável que fica por perto para fazer o controle de danos e depois desaparece sem deixar vestígios.
Um problema em potencial em tornar este procedimento um tratamento viável é o tempo e a complexidade, observa o Dr. Morteza Naghavi, Presidente Executivo da Sociedade para Prevenção e Erradicação do Ataque Cardíaco em Houston, Texas, que não esteve envolvido no estudo. Tratar ataques cardíacos é uma corrida contra o relógio, e no momento em que os pacientes são transferidos para uma instalação especial equipada para injetar cianobactérias no coração, pode ser tarde demais. "Isso requer uma enorme quantidade de investimento e tecnologia", diz o Dr. Naghavi.
No entanto, o fato de os pesquisadores ainda verem corações mais saudáveis em ratos que foram submetidos a tratamento após um mês pode ser um resultado promissor. "Se tudo correr como os pesquisadores querem, seria uma terapia enorme para pessoas que tiveram [ataques cardíacos]", diz Naghavi. “É uma ideia maluca” - mas pode funcionar.
Dr. Woo e sua equipe argumentam que Synechococcus equilibra uma equação química suspensa por um ataque cardíaco. Usar a luz como combustível para a comida pode ser um conceito novo para um coração humano, mas é um chapéu antigo para cianobactérias em seus habitats naturais.
Enquanto Martiny, o microbiologista ambiental de Irvine, ficou impressionado com a engenhosidade dos cardiologistas , a ideia de como as cianobactérias são críticas para a vida não é nova. Os microbiologistas ambientais estudam cianobactérias como o Synechococcus precisamente porque influenciam profundamente o ambiente global. "É muito literal neste caso", diz ele do estudo, "mas também é bastante literal no oceano, considerando que metade do oxigênio que respiramos vem do fitoplâncton".
"Era fascinante que eles pudessem usar um organismo tão pequeno para limpar o lixo em um sistema", acrescenta, referindo-se a como as cianobactérias no estudo absorveram o acúmulo de dióxido de carbono e o utilizaram para fotossintetizar, assim como na natureza. "Eles fornecem oxigênio lá como eles fazem no oceano para nós vivermos."
O estudo recente é apenas uma prova de conceito, mas os cientistas estão agora no caminho para tentar a técnica em seres humanos. Em seguida, eles tentarão em modelos animais maiores que estão mais próximos dos humanos, e eles estão trabalhando em maneiras de fornecer e brilhar com luz em cianobactérias sem uma cirurgia cardíaca aberta. Eles estão até pensando em editar geneticamente o Synechococcus para fazer os bichos liberarem mais açúcar.
Para muitos cardiologistas, a raiz do problema não está na administração de ataques cardíacos depois que eles ocorrem, mas na prevenção deles, em primeiro lugar. "Tratar os pacientes após um ataque cardíaco, como tentar colocar uma tranca em um celeiro depois que os cavalos são roubados", diz o Dr. Naghavi, ressaltando que a maioria dos tratamentos só atrasar uma eventual insuficiência cardíaca. Mas dado que muitos americanos sofrem ataques cardíacos - e provavelmente continuarão a fazê-lo - desenvolver tratamentos inovadores para ajudá-los a se recuperar ainda vale a pena o esforço, diz o Dr. Cohen.
Mesmo algo tão improvável quanto tentar substituir o sangue por cianobactérias, ele diz, poderia ajudar a salvar vidas. O desafio, como ele coloca, "não é algo que eu tome leve".
