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作者：子非鱼 转载请注明：解螺旋·临床医生科研成长平台 心一闷，就要命。确实，门一关，心脏憋屈地被关在房间里，缺血又缺氧，自然是万分不痛快。因而，心脏一旦作妖，纷纷钟就带你去死神家里唠唠嗑。 常言道，缺啥补啥。为了与死神镰刀擦肩而过，外科医生本着此路不通、换条路走的原则，双管齐下，一手药溶血栓，一手亮出大招——植入血管支架术，紧急供氧，一缓心脏郁闷之情。 然而，植入血管支架实乃兵行险着，因为开胸手术总归是件高风险的事情。因而，如何零损伤给心脏补氧就成为了科研者们苦思冥想的一件事情。 就在此时，斯坦福大学的研究者们眼里忽然间划过一丝诡异的光，脑洞瞬间炸裂天际：这能进行光合作用的植物不就是一种近在咫尺的纯天然、无毒害的“补氧剂”么？ 锁定植物后，撸起袖子加油干的科研者就兴高采烈从植物甘蓝、菠菜中揪出（提取）叶绿体，一个劲的张罗着帮叶绿体搬入新家（心脏组织）中，总觉得叶绿体侨居安定后，就能在光照的情况下让萎靡不振的心脏能重新蹦跶起来。可谁成想，叶绿体这货非常念旧，非植物体不住，一旦离开植物后就非常不稳定而且很快就歇菜了，这实验结果只能让人大失所望。 尽管绿色植物在生态圈的地位不容小瞧，但是铩羽而归的科研者们也并没有灰心丧气，毕竟在他们身上最不缺的就是“死磕”精神。更何况，光合作用这项神技能又不是植物一家所独有的，微生物界中身怀神技能的细菌也存在不少，它们会像植物一样“吃掉”光线，并将其转换为氧气。所以研究者们重整旗鼓，再次发起了挑战。 很快慧眼识“菌”的研究者们就锁定了一种光合细菌——细长聚球藻（Synechococcus elongatus）。在将其与心脏细胞在同一个培养皿中培养后，两者就友好融洽地生活在一起，即光合细菌在光照的条件，清除多余的CO2并为心肌细胞提供必需的氧气和潜在的葡萄糖，进而来确保心肌细胞的存活。 
跳动心脏的热成像图 随后研究者给大鼠进行了开胸手术，人为阻断心脏供血模拟心脏病发情况，再将该细菌在植入到大鼠心脏，自然其效果也是非常显著的：与对照组（未植入光合细菌）相比，仅仅10分钟后，实验组光照下心肌组织中氧气的含量就增加了约25倍，就算是黑暗条件下，植入细菌的心肌组织中氧气含量也出现了3倍的升高。到45分钟时，大鼠左心室收缩力和心输出量（CO）均得到提升，植入细菌的大鼠心脏比对照组多泵出约60%的血液！ 
单个大鼠心肌细胞（红色）和多个蓝细菌（绿色）的扫描电镜照片 这份实验结果成功地构建了一个小的“生态循环”（即完美地实现了只要有光照，细胞就能自给自足的状态），能有效维持心肌组织中的血氧平衡，从而确保了心肌的紧急氧供应和心脏的正常泵血。 而更激动人心是，这些光合细菌能长期改善大鼠的心脏功能。术后四周，细菌植入的心脏比对照组，其心肌收缩能力有着明显的改善，大大降低了大鼠患心脏病的风险。另外，实验过程中所用的细菌并没有引起任何毒副作用和明显的免疫反应，实现了大鼠心肌细胞与光合细菌的完美共存！ 
心脏核磁共振影像显示植入了聚球藻后左心室射血分数增加 唯一的瑕疵就是，此类细菌本身的寿命较短，最终会在大鼠的心脏中死去。然而这好不妨碍这份研究成为将微生物应用于解决重大疾病的典型案例，甚至可以被称为突破性创举！ 目前，光合细菌在治疗心血管疾病上已显示出了巨大的治疗潜力，且在新鲜器官的储存方面也大有作为。可即便如此，该策略要真正进军人类临床实验，仍是任重道远。 这其中可能会遇到不少的挑战和困难，比如相比于大鼠，人类的心肌组织更厚，要避免进行开胸手术，研究者需要探索能穿透皮肤和骨骼的光来满足光合细菌所需要的光；而且细菌的安全性无法保证，人类免疫系统远比想象的要复杂，也需要探索一个安全的细菌传递方式。 随着技术的进步，也许可通过将准备好的细菌与靶向心脏细胞的抗体相结合，然后一同注入静脉之中，避免了直接注入心脏中的高风险性。另外，该研究团队也会进一步对光合细菌进行进一步的基因改造，并改进实验方法，使技术更加接近临床转化。也许未来某一天真能做到攻克心脏病这个顽疾，延长心脏病患者的寿命。 参考文献：1.An innovative biologic system for photon-powered myocardium in the ischemic heart（DOI: 10.1126/sciadv.1603078） 2.https://www./2017/6/14/15800096/heart-attack-photosynthesis-bacteria-rats 3.Bright Lights and Bacteria Treat Rats’ Heart Attacks 解螺旋论文润色服务会员特惠活动 自付费起一年内、 不限次数、不限篇数进行文章润色， 单篇文章字数不得超过10000字 仅限会员本人使用，且会员须是第一作者 若第一年未使用，则可转为下一年度会员年费 凡J-Club钻石会员，均可购买，仅限100个名额 申请活动及咨询，请扫以下二维码（解螺旋.马克）：
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