Καρδιά από…σπανάκι

Ανθρώπινα κύτταρα καρδιάς συστέλλονται και είναι λειτουργικά έξω από τον οργανισμό σε φύλλα από σπανάκι! Επιστήμονες από το πανεπιστήμιο του Worcester Polytechnic Institute (WPI) της Μασαχουσέτης, που διεξήγαγαν τη συγκεκριμένη μελέτη, είδαν ομοιότητες στα φύλλα από το σπανάκι με την καρδιά και προχώρησαν σε μια καινοτόμα έρευνα που ανοίγει νέους δρόμους στη μηχανική των ιστών.

Η καρδιά είναι ένα από τα πιο σημαντικά όργανα του ανθρώπου. Έτσι οι ασθένειες που συνδέονται με αυτήν είναι αρκετά σοβαρές. Άνθρωποι που εμφανίζουν σοβαρό πρόβλημα με την καρδιά τους  μπορεί να χρειαστεί να καταφύγουν και σε μεταμόσχευση καρδιάς. Δυστυχώς, τα μοσχεύματα δεν είναι εύκολο να βρεθούν ή και να είναι και συμβατά. Λύση σε τέτοια προβλήματα, θα μπορούσε να δώσει η μηχανική των ιστών.

Η μηχανική των ιστών είτε στοχεύει στην επιδιόρθωση διάφορων ιστών και οργάνων με κατάλληλα εμφυτεύματα είτε στην ανάπτυξη/αναγέννηση ιστών. Προς αυτήν την κατεύθυνση φαίνεται πώς έκανε ένα μεγάλο βήμα ομάδα ερευνητών αξιοποιώντας φύλλα από σπανάκι!

Ομοιότητες των φύλλων με έναν ανθρώπινο ιστό

Παρά την αλματώδη ανάπτυξη στον τομέα της μηχανικής των ιστών και της 3D εκτύπωσης οργάνων, οι επιστήμονες μέχρι τώρα δεν είχαν κατορθώσει να μιμηθούν/αναπτύξουν ένα ικανοποιητικό σύστημα αγγείων ικανό να τροφοδοτεί τον ιστό με αίμα. Αυτό το σύστημα όμως υπάρχει σίγουρα στα φυτά! Αν παρατηρήσουμε προσεκτικά ένα φύλλο διακρίνουμε ένα δίκτυο “αγγείων” τα οποία τροφοδοτούν το φύλλο με νερό και τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά. Στην μελέτη των Joshua R. Gershlaka, Sarah Hernandezb και της υπόλοιπης επιστημονικής ομάδας που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό “Biomaterials”, οι ερευνητές εξέτασαν την αξιοποίηση του αγγειακού δικτύου των φύλλων για τη μεταφορά του αίματος και των θρεπτικών στοιχείων σε ανθρώπινο καρδιακό ιστό.

Το σπανάκι ως ικρίωμα για μια ανθρώπινη καρδιά

Οι επιστήμονες αξιοποίησαν κυρίως φύλλα από σπανάκι λόγω: της διαθεσιμότητάς τους, της δομής και πυκνότητας του αγγειακού δικτύου τους, καθώς και εξαιτίας της ευρείας διαμέτρου του μίσχου τους. Για την αξιοποίηση των φύλλων  έπρεπε πρώτα να γίνει αφαίρεση των κυττάρων των φύλλων και απομόνωση του αγγειακού δικτύου. Αυτό επετεύχθη  μετά από μια διαδικασία πλύσεων με ειδικές χημικές ουσίες. Η διαδικασία αυτή, οδήγησε  σε αποβολή της χλωροφύλλης και των χλωροπλαστών. Έτσι τα  φύλλα έγιναν διαφανή όπως βλέπουμε και στην παρακάτω εικόνα.

Στη συνέχεια τα φύλλα από το σπανάκι “γέμισαν” με ανθρώπινα κύτταρα καρδιάς. Ειδικότερα, καρδυομυοκύτταρα ανθρώπινων πολυδύναμων βλαστοκυττάρων, εμφυτεύτηκαν στα φύλλα από το σπανάκι και εξετάστηκε η λειτουργικότητά τους. Μετά από 21 μέρες, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα ανθρώπινα κύτταρα στα φύλλα από το σπανάκι ήταν λειτουργικά, δηλαδή… συστέλλονταν,όπως ακριβώς συμβαίνει σε μια πραγματική καρδιά.

Αν αναλογιστεί κανείς ότι μόνο το έμφραγμα, αποτελεί τη συχνότερη αιτία θανάτου για το 2015 σύμφωνα με τον παγκόσμιο οργανισμό υγείας, καταλαβαίνει κανείς τη σημασία της συγκεκριμένης έρευνας. Βέβαια, παρά την επιτυχή χρήση του δικτύου των αγγείων των φύλλων, περαιτέρω έρευνες απαιτούνται. Έτσι η συγκεκριμένη μελέτη αποτελεί το πρώτο σημαντικό βήμα μιας μακράς πορείας μέχρι την κλινική εφαρμογή.

Αξίζει να σημειώσουμε ότι εκτός από την αξιοποίηση φύλλων για την προσομοίωση καρδιακών ιστών, ανοίγεται και ένας νέος και ελπιδοφόρος δρόμος για τη μηχανική των ιστών γενικότερα. Οι επιστήμονες με εργαλεία που βρίσκουν στη φύση όπως τα φύλλα, φαίνεται ότι μπορούν να μιμηθούν λειτουργίες των ανθρώπινων ιστών και οργάνων και έτσι να  σώσουν περισσότερες ζωές στο κοντινό μέλλον.