Un nuovo studio mostra che le alghe possono ossigenare le cellule cerebrali

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Cellule cerebrali ossigenate

Le alghe verdi iniettate (verdi) si trovano all'interno dei vasi sanguigni (magenta) come un filo di perle. Credito: Özugur et al./iScience

FI rog hanno molte tecniche di respirazione - attraverso le branchie, i polmoni e la pelle - a seconda di dove si trovano nel corso della loro vita. Ora gli scienziati tedeschi hanno sviluppato un altro metodo che consente ai girini di "respirare" introducendo alghe nei loro flussi sanguigni per ossigenare le cellule cerebrali. Il metodo, presentato il 13 ottobre sulla rivista iScience, ha fornito abbastanza ossigeno per salvare efficacemente i neuroni nel cervello dei girini privi di ossigeno.

"Le alghe hanno effettivamente prodotto così tanto ossigeno da poter riportare in vita le cellule nervose, se vuoi", afferma l'autore senior Hans Straka della Ludwig-Maximilians-University Munich. "Per molte persone, sembra fantascienza, ma dopotutto è solo la giusta combinazione di schemi biologici e principi biologici".

Il dottor Straka stava studiando il consumo di ossigeno nel cervello di girino di rane artigliate africane (Xenopus laevis) quando una conversazione a pranzo con un botanico ha suscitato l'idea di combinare la fisiologia vegetale con le neuroscienze: sfruttare il potere della fotosintesi per fornire ossigeno alle cellule nervose.

L'idea non sembrava inverosimile. In natura, le alghe vivono armoniosamente in spugne, coralli e anemoni, fornendo loro ossigeno e persino sostanze nutritive. Perché non nei vertebrati come le rane?

Per esplorare la possibilità, il team ha iniettato alghe verdi (Chlamydomonas renhardtii) o cianobatteri (sinecocisti) nel cuore dei girini. Ad ogni battito cardiaco, le alghe attraversavano i vasi sanguigni e alla fine raggiungevano il cervello, trasformando il girino traslucido in verde brillante. La luce brillante su questi girini ha spinto entrambe le specie di alghe a pompare ossigeno alle cellule vicine.

Dopo aver distribuito le alghe al cervello, i ricercatori hanno isolato la testa del girino e l'hanno messa in un bagno di bolle di ossigeno con nutrienti essenziali che avrebbero preservato il funzionamento delle cellule, consentendo al team di monitorare l'attività neurale e i livelli di ossigeno. Quando i ricercatori hanno esaurito l'ossigeno dal bagno, i nervi hanno smesso di funzionare e si sono zittiti. Tuttavia, l'illuminazione della testa del girino ha riavviato l'attività neurale entro 15-20 minuti, che è circa due volte più veloce del rifornimento di ossigeno nel bagno senza le alghe. Anche i nervi rianimati si sono comportati bene o addirittura meglio di prima dell'esaurimento dell'ossigeno, dimostrando che il metodo dei ricercatori era rapido ed efficiente.

“Siamo riusciti a mostrare la prova di principio sperimentando con questo metodo. Era sorprendentemente affidabile e robusto e, ai miei occhi, un approccio bellissimo", afferma il dott. Straka. "Lavorare in linea di principio non significa davvero che potresti applicarlo alla fine, ma è il primo passo per avviare altri studi".

Mentre i ricercatori pensano che le loro scoperte possano un giorno portare a nuove terapie per le condizioni indotte da ictus o ambienti con scarsità di ossigeno, come sott'acqua e ad alta quota, le alghe sono tutt'altro che pronte per entrare nella nostra circolazione sanguigna. Il prossimo passo del team è vedere se le alghe iniettate possono sopravvivere all'interno di girini viventi e continuare la produzione di ossigeno senza causare una risposta immunitaria che devasta gli animali.

Il Dr. Straka prevede anche che la sua ricerca vada a beneficio di altri laboratori che lavorano con tessuti isolati o organoidi. L'introduzione di alghe che producono ossigeno potrebbe aiutare questi tessuti a prosperare e aumentare i loro tassi di sopravvivenza, riducendo potenzialmente la necessità di animali vivi per gli esperimenti.

Questo lavoro è stato sostenuto dalla German Science Foundation, dal Ministero federale tedesco dell'istruzione e della ricerca e dal Munich Center for Neuroscience.

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