Toen Terrie Williams begon te horen over het brede scala aan symptomen die patiënten met COVID-19 ervaren, ze zag een verband tussen de verschillende manieren waarop de ziekte mensen treft en de vele fysiologische aanpassingen die zeezoogdieren in staat hebben gesteld lage zuurstofniveaus te verdragen tijdens duiken.

Willems, een professor in ecologie en evolutionaire biologie aan UC Santa Cruz, heeft tientallen jaren besteed aan het bestuderen van de fysiologie van zeezoogdieren en hun buitengewone vermogen om inspannende activiteiten uit te voeren terwijl ze hun adem gedurende lange perioden onder water inhouden.

"Duikende zeezoogdieren ervaren een leven lang snelle fysiologische overgangen tussen normale oxygenatie en hypoxie [lage zuurstofniveaus], Williams zei. "Ze hebben manieren om zichzelf te beschermen en hun organen te laten blijven functioneren terwijl ze hun adem urenlang inhouden, maar er is een hele reeks biologische aanpassingen nodig om dat te kunnen doen."

Bij gebrek aan die aanpassingen, mensen zijn kwetsbaar voor snelle schade in een breed scala van weefsels wanneer het zuurstofgehalte daalt als gevolg van de effecten op de longen en het cardiovasculaire systeem van infectie met het coronavirus SARS-CoV-2. In een overzichtsartikel gepubliceerd op 3 december in Vergelijkende biochemie en fysiologie , Williams onderzoekt hoe de duikfysiologie van zeezoogdieren ons kan helpen de effecten van COVID-19 te begrijpen.

"Het laat echt zien waarom het zo belangrijk is dat mensen zichzelf beschermen tegen infectie met dit virus. "zei ze. "Schade aan zuurstofarme weefsels gebeurt snel en kan onomkeerbaar zijn, wat de langetermijneffecten kan verklaren die we beginnen te zien bij mensen na coronavirusinfecties."

Het hart en de hersenen zijn bijzonder gevoelig voor zuurstofgebrek, en zeezoogdieren hebben meerdere mechanismen om deze en andere kritieke organen te beschermen. In de eerste plaats, zeezoogdieren hebben een veel hoger zuurstoftransportvermogen dan mensen vanwege hun grotere bloedvolume en hemoglobineconcentraties. In aanvulling, sommige zeezoogdieren trekken hun milt samen tijdens duiken om een ​​voorraad zuurstofrijke bloedcellen vrij te geven in de bloedsomloop. Om bloedstolsels als gevolg van zulke hoge concentraties rode bloedcellen te voorkomen, veel soorten missen een belangrijke stollingsfactor die bij andere zoogdieren wordt gevonden.

Andere aanpassingen zijn sterk verhoogde concentraties van zuurstofdragende eiwitten zoals myoglobine in hart- en skeletspieren en neuroglobine en cytoglobine in de hersenen. In aanvulling, talrijke veiligheidsfactoren en biochemische buffers zorgen ervoor dat zelfs de meest zuurstofafhankelijke weefsels van zeezoogdieren niet alleen bestand zijn tegen lage zuurstof, maar ook de daaropvolgende reperfusie van weefsels met zuurstofrijk bloed. In mensen, reperfusie na een hartaanval of beroerte leidt vaak tot extra weefselbeschadiging.

Volgens Willems, de oplossingen die zeezoogdieren hebben ontwikkeld om hypoxie te tolereren, bieden een natuurlijke sjabloon voor het begrijpen van het potentieel voor schade aan zuurstofarme weefsels bij mensen.

"Door zeezoogdieren te bestuderen, begreep ik wat er nodig is om het lichaam te beschermen wanneer de beschikbaarheid van zuurstof laag is, "zei ze. "Er zijn zoveel gevolgen van het afsluiten van de zuurstofroute, en ik denk dat dat is wat we zien bij deze COVID-patiënten."

Williams maakt zich vooral zorgen over de zogenaamde 'long-haulers' die symptomen blijven houden lang nadat ze besmet waren met het coronavirus.

"Je hoort mensen zeggen dat het net griep is, maar COVID maakt me bang vanwege het potentieel voor langdurige schade aan het hart en de hersenen, ' zei ze. 'Als je denkt aan zuurstofgebrek en het weefselherstelproces, het is logisch dat veel mensen het moeilijk hebben om terug te keren naar het normale leven, zelfs na een milde infectie."

Williams dringt er bij mensen op aan alles in het werk te stellen om besmetting te voorkomen. "Onze hart- en hersencellen zijn bedoeld om een ​​leven lang mee te gaan, en we kunnen ze niet vervangen als ze eenmaal beschadigd zijn, ' zei ze. 'Dolfijnen en walvissen hebben een natuurlijke bescherming die mensen niet hebben, dus we zijn zeer kwetsbaar voor hypoxie."