Nieuwe studie toont aan dat algen hersencellen van zuurstof kunnen voorzien

algaeurope.org     Zeelandbouw 2022 EU
Zuurstofrijke hersencellen

De geïnjecteerde groene algen (groen) zitten als een parelsnoer in de bloedvaten (magenta). Krediet: Özugur et al./iScience

Frogs hebben veel ademhalingstechnieken - via de kieuwen, longen en huid - afhankelijk van waar ze zich in de loop van hun leven bevinden. Nu hebben Duitse wetenschappers een andere methode ontwikkeld waarmee kikkervisjes kunnen "ademen" door algen in hun bloedbaan te brengen om hersencellen te oxygeneren. De methode, gepresenteerd op 13 oktober in het tijdschrift iScience, zorgden voor voldoende zuurstof om neuronen in de hersenen van zuurstofarme kikkervisjes effectief te redden.

"De algen produceerden zoveel zuurstof dat ze de zenuwcellen weer tot leven zouden kunnen brengen, als je wilt", zegt senior auteur Hans Straka van de Ludwig-Maximilians-Universiteit München. "Voor veel mensen klinkt het als sciencefiction, maar het is tenslotte gewoon de juiste combinatie van biologische schema's en biologische principes."

Dr. Straka bestudeerde het zuurstofverbruik in de hersenen van kikkervisjes van Afrikaanse klauwkikkers (Xenopus laevis) toen een lunchgesprek met een botanicus het idee opriep om plantenfysiologie te combineren met neurowetenschap: de kracht van fotosynthese benutten om zenuwcellen van zuurstof te voorzien.

Het idee leek niet vergezocht. In de natuur leven algen harmonieus in sponzen, koralen en anemonen en voorzien ze van zuurstof en zelfs voedingsstoffen. Waarom niet bij gewervelde dieren zoals kikkers?

Om de mogelijkheid te onderzoeken, injecteerde het team groene algen (Chlamydomonas renhardtii) of cyanobacteriën (Synechocystis) in de harten van kikkervisjes. Bij elke hartslag drongen de algen door de bloedvaten en bereikten uiteindelijk de hersenen, waardoor het doorschijnende kikkervisje heldergroen werd. Het schijnende licht op deze kikkervisjes bracht beide algensoorten ertoe zuurstof naar nabijgelegen cellen te pompen.

Na het verspreiden van algen naar de hersenen, isoleerden de onderzoekers het hoofd van het kikkervisje en plaatsten het in een zuurstofbubbelbad met essentiële voedingsstoffen die de werking van de cellen zouden behouden, waardoor het team de neurale activiteit en zuurstofniveaus kon volgen. Toen de onderzoekers zuurstof uit het bad haalden, stopten de zenuwen met vuren en vielen stil. Door de kop van het kikkervisje te verlichten, herstartte de neurale activiteit echter binnen 15 tot 20 minuten, wat ongeveer twee keer sneller is dan het aanvullen van het bad met zuurstof zonder de algen. De nieuw leven ingeblazen zenuwen presteerden ook net zo goed of zelfs beter dan voor zuurstofgebrek, wat aantoont dat de methode van de onderzoekers snel en efficiënt was.

“Het is ons gelukt om met deze methode het proof of principle-experiment te laten zien. Het was verbazingwekkend betrouwbaar en robuust, en in mijn ogen een mooie aanpak”, zegt Dr. Straka. “In principe werken betekent niet echt dat je het op het einde zou kunnen toepassen, maar het is de eerste stap om andere studies op te starten.”

Hoewel de onderzoekers denken dat hun bevindingen op een dag kunnen leiden tot nieuwe therapieën voor aandoeningen die worden veroorzaakt door een beroerte of zuurstofarme omgevingen, zoals onder water en op grote hoogte, zijn algen nog lang niet klaar om in onze bloedsomloop te komen. De volgende stap van het team is om te zien of de geïnjecteerde algen kunnen overleven in levende kikkervisjes en de zuurstofproductie kunnen voortzetten zonder een immuunrespons te veroorzaken die grote schade aanricht aan de dieren.

Dr. Straka ziet ook dat zijn onderzoek ten goede komt aan andere laboratoria die werken met geïsoleerde weefsels of organoïden. De introductie van zuurstofproducerende algen zou deze weefsels kunnen helpen gedijen en hun overlevingskansen verhogen, waardoor mogelijk de behoefte aan levende dieren voor experimenten wordt verminderd.

Dit werk werd ondersteund door de Duitse Science Foundation, het Duitse federale ministerie van Onderwijs en Onderzoek en het München Centrum voor Neurowetenschappen.

Alle rechten voorbehouden. Toestemming vereist om artikelen in hun geheel te herdrukken. Moet copyrightverklaring en live hyperlinks bevatten. Contact david@algaeplanet.com. Algae Planet accepteert ongevraagde manuscripten ter overweging en neemt geen verantwoordelijkheid voor de geldigheid van claims in ingediende redactionele artikelen.

Zeelandbouw VS 2022
Algametrische advertentie

Aanmelden

Vacaturebank voor zeewierindustrie

Archief