När Terrie Williams började höra om det breda utbudet av symtom som patienter med covid-19 upplevde, hon såg ett samband mellan de olika sätt som sjukdomen påverkar människor och de många fysiologiska anpassningarna som har gjort det möjligt för marina däggdjur att tolerera låga syrenivåer under dyk.

Williams, professor i ekologi och evolutionär biologi vid UC Santa Cruz, har ägnat decennier åt att studera marina däggdjurs fysiologi och deras extraordinära förmåga att utföra ansträngande aktiviteter samtidigt som de håller andan under långa perioder under vatten.

"Dykande marina däggdjur upplever en livstid av snabba fysiologiska övergångar mellan normal syresättning och hypoxi [låga syrenivåer], "Sa Williams." De har sätt att skydda sig själva och låta deras organ fortsätta att fungera medan de håller andan i timmar i taget, men det finns en hel rad biologiska anpassningar som måste hända för att de ska kunna göra det. "

Saknar dessa anpassningar, människor är sårbara för snabba skador i ett brett spektrum av vävnader när syrenivåerna sjunker på grund av effekterna på lungorna och det kardiovaskulära systemet av infektion med coronaviruset SARS-CoV-2. I en recensionsartikel publicerad 3 december i Jämförande biokemi och fysiologi , Williams utforskar hur marina däggdjurs dykfysiologi kan hjälpa oss att förstå effekterna av COVID-19.

"Det belyser verkligen varför det är så viktigt för människor att skydda sig mot infektion med detta virus, " sa hon. "Skada på syrefattiga vävnader sker snabbt och kan vara irreversibla, vilket kan förklara de långsiktiga effekterna vi börjar se hos människor efter coronavirusinfektioner."

Hjärtat och hjärnan är särskilt känsliga för syrebrist, och marina däggdjur har flera mekanismer för att skydda dessa och andra kritiska organ. För det första, marina däggdjur har mycket högre syrekapacitet än människor på grund av deras större blodvolym och hemoglobinkoncentrationer. Dessutom, vissa marina däggdjur drar ihop mjälten under dyk för att släppa ut ett lager av syrerika blodkroppar i cirkulationen. För att undvika blodproppar till följd av så höga koncentrationer av röda blodkroppar, många arter saknar en viktig koaguleringsfaktor som finns hos andra däggdjur.

Andra anpassningar inkluderar kraftigt ökade koncentrationer av syrebärande proteiner som myoglobin i hjärt- och skelettmuskler och neuroglobin och cytoglobin i hjärnan. Dessutom, Många säkerhetsfaktorer och biokemiska buffertar gör att även de mest syreberoende vävnaderna hos marina däggdjur kan motstå inte bara lågt syrehalt utan även den efterföljande reperfusionen av vävnader med syresatt blod. I människor, reperfusion efter en hjärtinfarkt eller stroke leder ofta till ytterligare vävnadsskador.

Enligt Williams, de lösningar som marina däggdjur har utvecklat för att tolerera hypoxi ger en naturlig mall för att förstå potentialen för skador på syreberövade vävnader hos människor.

"Att studera marina däggdjur gjorde att jag kunde förstå vad som krävs för att skydda kroppen när tillgången på syre är låg, "sa hon." Det finns så många konsekvenser av att stänga av syrevägen, och jag tror att det är vad vi ser hos dessa COVID -patienter. "

Williams är särskilt oroad över de så kallade "långfararna" som fortsätter att ha symtom långt efter att de smittats av coronaviruset.

"Du hör folk säga att det är precis som influensa, men COVID skrämmer mig på grund av risken för långvarig skada på hjärtat och hjärnan, " sa hon. "När du tänker på syrebrist och vävnadsreparationsprocessen, det är vettigt att många människor har svårt att komma tillbaka till ett normalt liv, även efter en mild infektion."

Williams uppmanar människor att göra allt de kan för att undvika att bli smittade. "Vårt hjärta och hjärnceller är tänkta att vara livet ut, och vi kan inte byta ut dem när de är skadade, " sa hon. "Delfiner och valar har naturligt skydd som människor saknar, så vi är mycket sårbara för hypoxi."