注入的绿藻（绿色）位于血管（洋红色）内，就像一串珍珠。 图片来源：Özugur 等人/iScience
注入蝌蚪血管的光合作用藻类为它们的大脑提供氧气。
在水中和陆地上过着双重生活，青蛙在其一生中拥有许多呼吸技巧——通过鳃、肺和皮肤。 现在，德国科学家已经开发出另一种方法，通过将藻类引入它们的血液以供氧，从而使蝌蚪能够“呼吸”。 开发的方法于 13 月 XNUMX 日发表在期刊上 科学，提供足够的氧气来有效地拯救缺氧蝌蚪大脑中的神经元。
慕尼黑路德维希马克西米利安大学的资深作者汉斯斯特拉卡说：“藻类实际上产生了如此多的氧气，以至于它们可以使神经细胞恢复生机，如果你愿意的话。” “对很多人来说，这听起来像是科幻小说，但毕竟，它只是生物学方案和生物学原理的正确结合。”
斯特拉卡正在研究非洲爪蛙蝌蚪大脑的耗氧量（非洲爪蟾）当与植物学家的午餐谈话引发了将植物生理学与神经科学结合起来的想法：利用光合作用的力量为神经细胞提供氧气。 这个想法似乎并不牵强。 在自然界中，藻类在海绵、珊瑚和海葵中和谐地生活，为它们提供氧气甚至营养。 为什么不像青蛙这样的脊椎动物呢？
当德国研究人员将绿藻注入跳动的蝌蚪心脏时，半透明动物的静脉逐渐变绿。 光照后，藻类可以产生氧气。 图片来源：Özugur 等人/iScience
为了探索这种可能性，该团队注入了绿藻（衣藻) 或蓝藻 (集胞藻) 进入蝌蚪的心里。 每一次心跳，藻类都会穿过血管，最终到达大脑，将半透明的蝌蚪变成亮绿色。 照射在这些蝌蚪上的光促使这两种藻类向附近的细胞泵出氧气。
在将藻类分布到大脑后，研究人员将蝌蚪的头部分离出来，并将其放入含有维持细胞功能的必需营养素的氧气泡泡浴中，从而使团队能够监测神经活动和氧气水平。 当研究人员耗尽浴缸中的氧气时，神经停止放电并陷入沉默。 然而，照亮蝌蚪头部会在 15 到 20 分钟内重新启动神经活动，这比在没有藻类的情况下用氧气补充浴缸快大约两倍。 恢复的神经的表现也与氧气耗尽前一样好，甚至更好，这表明研究人员的方法快速有效。
“我们成功地展示了这种方法的原理证明实验。 它非常可靠和强大，在我看来，这是一种美妙的方法，”Straka 说。 “原则上工作并不意味着你可以在最后应用它，但这是启动其他研究的第一步。”
虽然研究人员认为他们的发现有朝一日可能会为由中风或缺氧环境（例如水下和高海拔）引起的病症提供新的疗法，但藻类还远未准备好进入我们的血液循环。 该团队的下一步是查看注入的藻类是否可以在活的蝌蚪体内存活并继续产生氧气，而不会引起对动物造成严重破坏的免疫反应。
Straka 还设想他的研究将使其他研究分离组织或类器官的实验室受益。 引入产氧藻类可以帮助这些组织茁壮成长并提高它们的存活率，从而可能减少对活体动物进行实验的需求。
“你必须有新的想法和新的概念去探索； 这是推动科学发展的方式之一，”斯特拉卡说。 “如果你心胸开阔，想一想，突然之间，你就能从一个想法中看到所有的可能性。”
参考：Suzan Özugur、Myra N. Chávez、Rosario Sanchez-Gonzalez、Lars Kunz、Jörg Nickelsen 和 Hans Straka 撰写的“大脑拯救神经元活动中的绿色氧气发电厂”，13 年 2021 月 XNUMX 日， 科学.
DOI：10.1016/j.isci.2021.103158
这项工作得到了德国科学基金会、德国联邦教育和研究部以及慕尼黑神经科学中心的支持。
