Havpattedyrs tilpasninger til lavt ilt giver et nyt perspektiv på COVID-19

Da Terrie Williams begyndte at høre om den brede vifte af symptomer, som patienter med COVID-19 oplevede, hun så en sammenhæng mellem de forskellige måder sygdommen påvirker mennesker på og de mange fysiologiske tilpasninger, der har gjort det muligt for havpattedyr at tolerere lave iltniveauer under dyk.

Williams, professor i økologi og evolutionær biologi ved UC Santa Cruz, har brugt årtier på at studere havpattedyrs fysiologi og deres ekstraordinære evne til at udføre anstrengende aktiviteter, mens de holder vejret i lange perioder under vand.

"Dykkende havpattedyr oplever et helt liv med hurtige fysiologiske overgange mellem normal iltning og hypoxi [lave iltniveauer], "Sagde Williams." De har måder at beskytte sig selv på og lade deres organer blive ved med at fungere, mens de holder vejret i timevis ad gangen, men der er en hel række biologiske tilpasninger, der skulle ske for at de kunne gøre det. "

Mangler disse tilpasninger, mennesker er sårbare over for hurtige skader i en lang række væv, når iltindholdet falder på grund af virkningerne på lungerne og det kardiovaskulære system af infektion med coronavirus SARS-CoV-2. I en reviewartikel, der blev offentliggjort 3. december i Sammenlignende biokemi og fysiologi , Williams undersøger, hvordan havpattedyrs dykkerfysiologi kan hjælpe os med at forstå virkningerne af COVID-19.

"Det fremhæver virkelig, hvorfor det er så vigtigt for folk at beskytte sig mod infektion med denne virus, "sagde hun." Skader på iltfattige væv sker hurtigt og kan være irreversible, som kan redegøre for de langsigtede virkninger, vi begynder at se hos mennesker efter coronavirus-infektioner. "

Hjertet og hjernen er særligt følsomme over for iltmangel, og havpattedyr har flere mekanismer til at beskytte disse og andre kritiske organer. I første omgang, havpattedyr har meget højere iltbærende kapacitet end mennesker på grund af deres større blodvolumen og hæmoglobinkoncentrationer. Ud over, nogle havpattedyr samler deres milt under dyk for at frigive et lager af iltrige blodlegemer i kredsløbet. For at undgå blodpropper som følge af så høje koncentrationer af røde blodlegemer, mange arter mangler en vigtig koagulationsfaktor, der findes hos andre pattedyr.

Andre tilpasninger omfatter stærkt øgede koncentrationer af iltbærende proteiner såsom myoglobin i hjerte og skeletmuskler og neuroglobin og cytoglobin i hjernen. Ud over, mange sikkerhedsfaktorer og biokemiske buffere gør det muligt for selv de mest iltafhængige væv hos havpattedyr at modstå ikke kun lavt ilt, men også den efterfølgende reperfusion af væv med iltet blod. Hos mennesker, reperfusion efter et hjerteanfald eller slagtilfælde fører ofte til yderligere vævsskade.

Ifølge Williams, de løsninger, som havpattedyr har udviklet til at tolerere hypoxi, er en naturlig skabelon til forståelse af potentialet for skader på iltfrataget væv hos mennesker.

"At studere havpattedyr gav mig mulighed for at forstå, hvad der skal til for at beskytte kroppen, når ilten er lav, "sagde hun." Der er så mange konsekvenser af at lukke iltvejen ned, og jeg tror, ​​det er det, vi ser hos disse COVID -patienter. "

Williams er især bekymret over de såkaldte "langdistanser", der fortsat har symptomer længe efter at de blev smittet med coronavirus.

"Du hører folk sige, at det er ligesom influenza, men COVID skræmmer pokker fra mig på grund af potentialet for langsigtet skade på hjerte og hjerne, "sagde hun." Når du tænker på iltmangel og vævsreparationsprocessen, det giver mening, at mange mennesker har svært ved at komme tilbage til det normale liv, selv efter en let infektion. "

Williams opfordrer folk til at gøre alt, hvad de kan, for at undgå at blive smittet. "Vores hjerte- og hjerneceller er beregnet til at vare livet ud, og vi kan ikke udskifte dem, når de er beskadiget, "sagde hun." Delfiner og hvaler har naturlig beskyttelse, som mennesker mangler, så vi er meget sårbare over for hypoxi. "