Quando Terrie Williams ha iniziato a sentire parlare dell'ampia gamma di sintomi sperimentati dai pazienti con COVID-19, ha visto una connessione tra i vari modi in cui la malattia colpisce le persone e i molti adattamenti fisiologici che hanno permesso ai mammiferi marini di tollerare bassi livelli di ossigeno durante le immersioni.

Williams, un professore di ecologia e biologia evolutiva all'UC Santa Cruz, ha trascorso decenni a studiare la fisiologia dei mammiferi marini e la loro straordinaria capacità di svolgere attività faticose trattenendo il respiro per lunghi periodi sott'acqua.

"I mammiferi marini subacquei sperimentano una vita di rapide transizioni fisiologiche tra la normale ossigenazione e l'ipossia [bassi livelli di ossigeno], "Ha detto Williams. "Hanno modi per proteggersi e consentire ai loro organi di continuare a funzionare mentre trattengono il respiro per ore alla volta, ma c'è tutta una serie di adattamenti biologici che dovevano accadere per poterlo fare".

In mancanza di questi adattamenti, gli esseri umani sono vulnerabili a danni rapidi in un'ampia gamma di tessuti quando i livelli di ossigeno diminuiscono a causa degli effetti sui polmoni e sul sistema cardiovascolare dell'infezione da coronavirus SARS-CoV-2. In un articolo di rassegna pubblicato il 3 dicembre in Biochimica comparata e fisiologia , Williams esplora come la fisiologia subacquea dei mammiferi marini può aiutarci a comprendere gli effetti del COVID-19.

"Evidenzia davvero perché è così importante per le persone proteggersi dall'infezione con questo virus, " ha detto. "Il danno ai tessuti privi di ossigeno avviene rapidamente e può essere irreversibile, il che potrebbe spiegare gli effetti a lungo termine che stiamo iniziando a vedere nelle persone dopo le infezioni da coronavirus".

Il cuore e il cervello sono particolarmente sensibili alla privazione di ossigeno, e i mammiferi marini hanno molteplici meccanismi per proteggere questi e altri organi critici. Innanzitutto, i mammiferi marini hanno una capacità di trasporto dell'ossigeno molto più elevata rispetto agli umani a causa del loro maggior volume di sangue e concentrazioni di emoglobina. Inoltre, alcuni mammiferi marini contraggono la milza durante le immersioni per rilasciare in circolo una riserva di cellule del sangue ricche di ossigeno. Per evitare la formazione di coaguli di sangue derivanti da concentrazioni così elevate di globuli rossi, molte specie mancano di un fattore di coagulazione chiave trovato in altri mammiferi.

Altri adattamenti includono concentrazioni notevolmente aumentate di proteine ​​che trasportano ossigeno come la mioglobina nel cuore e nei muscoli scheletrici e la neuroglobina e la citoglobina nel cervello. Inoltre, numerosi fattori di sicurezza e tamponi biochimici consentono anche ai tessuti più dipendenti dall'ossigeno nei mammiferi marini di resistere non solo a bassi livelli di ossigeno, ma anche alla successiva riperfusione dei tessuti con sangue ossigenato. Negli umani, la riperfusione dopo un infarto o un ictus spesso porta a ulteriori danni ai tessuti.

Secondo Williams, le soluzioni che i mammiferi marini hanno sviluppato per tollerare l'ipossia forniscono un modello naturale per comprendere il potenziale danno ai tessuti privi di ossigeno negli esseri umani.

"Studiare i mammiferi marini mi ha permesso di capire cosa serve per proteggere il corpo quando la disponibilità di ossigeno è bassa, " ha detto. "Ci sono così tante ramificazioni dell'interruzione del percorso dell'ossigeno, e penso che sia quello che stiamo vedendo in questi pazienti COVID".

Williams è particolarmente preoccupato per i cosiddetti "lungo raggio" che continuano ad avere sintomi molto tempo dopo essere stati infettati dal coronavirus.

"Senti la gente dire che è proprio come l'influenza, ma COVID mi spaventa a morte a causa del potenziale danno a lungo termine al cuore e al cervello, " ha detto. "Quando pensi alla privazione di ossigeno e al processo di riparazione dei tessuti, ha senso che molte persone abbiano difficoltà a tornare alla vita normale, anche dopo una lieve infezione."

Williams esorta le persone a fare tutto il possibile per evitare di contrarre l'infezione. "Il nostro cuore e le nostre cellule cerebrali sono destinate a durare una vita, e non possiamo sostituirli una volta danneggiati, " ha detto. "I delfini e le balene hanno protezioni naturali che mancano agli umani, quindi siamo molto vulnerabili all'ipossia".