Μια νέα συσκευή μπορεί να αξιολογήσει σε πραγματικό χρόνο αν οι ιστοί του σώματος λαμβάνουν αρκετό οξυγόνο και μπορούν να προβλέψουν την καρδιακή ανακοπή σε ασθενείς με σοβαρή καρδιακή νόσο, αναφέρουν ερευνητές στο νοσοκομείο παίδων της Βοστώνης.
Η μελέτη τους, επί πειραματοζώων, φιλοξενείται στο Science Translational Medicine. «Με τις τρέχουσες τεχνολογίες, δεν μπορούμε να προβλέψουμε πότε θα σταματήσει η καρδιά του ασθενούς», λέει ο John Kheir, MD του Κέντρου Καρδιάς Παιδιών της Βοστώνης, που ηγήθηκε της μελέτης. “Μπορούμε να εξετάσουμε την καρδιακή λειτουργία στο ηχοκαρδιογράφημα και να μετρήσουμε την αρτηριακή πίεση, αλλά μέχρι το τελευταίο δευτερόλεπτο, η καρδιά μπορεί να αντισταθμίσει αρκετά καλά τις συνθήκες χαμηλού οξυγόνου.
Η συσκευή χρησιμοποιεί μια τεχνολογία που ονομάζεται φασματοσκοπία συντονισμού Raman για να μετρήσει εάν φτάνει στα μιτοχόνδρια αρκετό οξυγόνο. Σε ασθενείς με σοβαρή νόσο που παρουσιάζουν μειωμένη κυκλοφορία ή επηρεασμένη αναπνοή, η παροχή οξυγόνου συχνά εξασθενεί, γεγονός που καθιστά δύσκολο για τα μιτοχόνδρια να λειτουργήσουν. Αυτό είναι ιδιαίτερα ένα πρόβλημα για την καρδιά, η οποία έχει συνεχείς υψηλές ενεργειακές ανάγκες.
Το ισχύον πρότυπο για τη μέτρηση της οξυγόνωσης του ιστού, γνωστό ως μικτός φλεβικός κορεσμός (SvO2), απαιτεί επαναλαμβανόμενες μετρήσεις αίματος, προσθέτοντας επιπλέον κίνδυνο σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς. Το πιο σημαντικό, το SvO2 δεν μπορεί να δείξει εάν η παροχή οξυγόνου επαρκεί για να ικανοποιήσει τις δυναμικές απαιτήσεις του καρδιακού μυός.
«Θέλαμε να δημιουργήσουμε μια συγκεκριμένη, συνεχή και αξιόπιστη μέτρηση του πόσο επαρκώς τα μιτοχόνδρια τροφοδοτούνται με οξυγόνο», λέει ο Kheir. “Αυτή είναι η πρώτη επίδειξη μιας συσκευής που μπορεί να παρακολουθεί τα μιτοχόνδρια στους ζωντανούς ιστούς για να προβλέψει την επικείμενη αποτυχία οργάνων”. Αυτή η τεχνολογία είναι προϊόν του Ερευνητικού Εργαστηρίου στο Καρδιολογικό Κέντρο Παιδιών της Βοστώνης, με επικεφαλής τον Kheir και τον Brian Polizzotti, PhD.
Όταν τα επίπεδα οξυγόνου ενός κυττάρου είναι πολύ χαμηλά, το ενεργειακό του ισοζύγιο αλλάζει. Τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να συσσωρεύονται σε ορισμένες κυτταρικές πρωτεΐνες-αιμοσφαιρίνη, μυοσφαιρίνη και μιτοχονδριακά κυτοχρώματα. Η φασματοσκοπία συντονισμού Raman ποσοτικοποιεί το κλάσμα των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών με βάση το πώς το φως διασπείρεται όταν ένα λέιζερ τις φωτίζει.
Οι εικόνες φασματοσκοπίας Raman δείχνουν την ένταση και τα μήκη κύματος του ανακλώμενου φωτός από κάθε μια από τις τρεις κυτταρικές πρωτεΐνες – μιτοχονδριακό κυτόχρωμα, μυοσφαιρίνη και αιμοσφαιρίνη – όταν ένα λέιζερ φωτίζει το κύτταρο.
Οι Joshua Salvin, MD, MPH και Dorothy Perry, MBChB, οι συν-πρώτοι συγγραφείς της μελέτης, εξέτασαν τη συσκευή σε μοντέλα αρουραίων. Διαπίστωσαν ότι η μειωμένη οξυγόνωση της καρδιάς προέβλεπε τη μειωμένη συσταλτικότητα της καρδιάς και επακόλουθη καρδιακή ανακοπή με 97% ειδικότητα και 100% ευαισθησία, ξεπερνώντας όλες τις άλλες τεχνικές μέτρησης.