(Ozugur et al., iScience, 2021) Mikroalgen und spezielle Bakterienarten haben die Fähigkeit, große Mengen Sauerstoff in die Atmosphäre zu pusten. Tatsächlich wird angenommen, dass diese Organismen die sind Der Hauptgrund dafür, dass es auf unserem Planeten erstmals sauerstoffhaltige Luft gab .
Neue Forschungsergebnisse legen nahe, dass diese lebensspendende Atmung auch in viel kleinerem Maßstab funktioniert.
Als Grünalgen und Cyanobakterien in das Gehirn eines afrikanischen Krallenfrosches injiziert wurden ( Xenopus laevis ) Kaulquappen, wurde festgestellt, dass sie den sauerstoffarmen Neuronen der Kaulquappen wieder Leben einhauchen, fast wie eine interne CPR.
Messungen im Gehirn der Kaulquappen zeigten einen Anstieg des lokalen Sauerstoffs, wenn Grünalgen oder Cyanobakterien vorhanden waren und unter Licht Photosynthese betrieben.
Noch unglaublicher: Als den Fröschen der Sauerstoff fehlte, bis ihre Neuronen verstummten, konnten die Mikroorganismen in ihren Gehirnen neu starten und die neuronale Aktivität vor dem Abgrund bewahren.
„Phototrophe Mikroorganismen könnten in Zukunft ein neuartiges Mittel darstellen, um den Sauerstoffgehalt im Gehirn unter bestimmten ökophysiologischen Bedingungen oder nach pathologischen Beeinträchtigungen direkt und kontrolliert zu erhöhen“, so die Autoren schreiben .
Aber diese Studie ist nur ein Beweis des Prinzips. Die Hoffnung besteht darin, dass diese Art der Behandlung eines Tages Menschen helfen könnte, sich von einem Schlaganfall zu erholen oder durch sauerstoffarme Umgebungen zu reisen. Dies bleibt jedoch vorerst eine sehr ferne Möglichkeit.
Das Gehirn von Wirbeltieren kann nicht sehr lange ohne Sauerstoff auskommen, bevor es zu irreversiblen Schäden kommt. Im Ruhezustand verbraucht das Gehirn eines durchschnittlichen Wirbeltiers Energie zwischen 2 und 8 Prozent des körpereigenen Sauerstoffs.
Das menschliche Gehirn ist die einzige wirkliche Ausnahme, es verbraucht 20 Prozent des Sauerstoffs des Körpers, obwohl es nur 2 Prozent unseres Körpers einnimmt.
Das Ergebnis ist, dass wir, wenn wir fünf Minuten oder länger nicht atmen, die Neuronen in unseren Noggins endgültig ersticken können – was bedeutet, dass es nicht möglich ist, solche Experimente am Menschen durchzuführen.
Organoide oder kleine Schnitte des menschlichen Gehirns könnten zunächst im Labor getestet werden. Aber selbst wenn das funktioniert und trotz der erfolgreichen Erkenntnisse bei Fröschen, könnte diese verrückte Idee bei unserer eigenen Spezies einfach nie funktionieren.
Schließlich sind Kaulquappen transparent, was bedeutet, dass Sonnenlicht leicht durch ihre Haut in ihr Gehirn gelangen kann, wodurch Algen oder Bakterien Photosynthese betreiben und robuste und konstante Mengen an Sauerstoff produzieren können. Das Element wird dann über das Herz-Kreislauf-System durch den Körper des Frosches transportiert.
Aber der menschliche Schädel ist nicht durchsichtig, was bedeutet, dass wir einen anderen theoretischen Weg finden müssten, um photosynthetische Organismen in unserem Gehirn anzuregen, die richtige Menge Sauerstoff zu produzieren.
Beispielsweise schlagen die Autoren vor, die Mikroorganismen stattdessen in das Herz-Kreislauf-System zu injizieren. Wenn die Mikroorganismen in Ihren Venen und Arterien unter der Haut zirkulieren, erhalten sie theoretisch mehr Sonnenlicht.
Das Team gibt zu Dieses Konzept sei „höchst innovativ“ und „potenziell schädlich“. Wenn die Mikroorganismen außer Kontrolle geraten, könnten sie sehr gut unsere Blutgefäße verstopfen.
Außerdem als Neurowissenschaftlerin Diana Martinez gewarnt Der Wissenschaftler Wenn zu viel Sauerstoff produziert wird, kann dies genauso gefährlich sein wie Sauerstoffmangel.
„Also“, sagte Martinez, der nicht an der Studie beteiligt war, erklärt „Die Unfähigkeit, den Sauerstoffgehalt durch den Einsatz dieser photosynthetischen Organismen richtig zu kontrollieren, wäre daher genauso schädlich wie die Hypoxie selbst.“
Mit anderen Worten: Nur weil es bei Fröschen möglich ist, heißt das nicht, dass es das Risiko beim Menschen wert ist.
Die Studie wurde veröffentlicht in iScience .