Cercetătorii descoperă cauza spasmelor pulmonare astmatice
Creând un microdispozitiv care imită funcția pulmonară la nivel de celulă unică, cercetătorii de la Rutgers, Yale și Johns Hopkins au aflat mai multe despre răspunsul declanșator astmatic, ceea ce duce la un tratament mai bun
Cercetătorii de la Rutgers și de la alte instituții au descoperit modul în care se produce contracția musculară (bronhospasm) în căile respiratorii, care provoacă dificultăți de respirație la persoanele cu astm, prin crearea unui microdispozitiv care imită comportamentul căilor respiratorii umane.
Studiul, publicat în revista Nature Biomedical Engineering, ar putea duce la noi strategii de tratament pentru bolile respiratorii, a declarat coautorul Reynold Panettieri, director al Institutului Rutgers pentru Medicină și Știință Translațională.
Bronhospasmul poate apărea atât la persoanele sănătoase, cât și la cele care suferă de boli respiratorii grave, cum ar fi astmul sau boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC). Studierea motivelor pentru care mușchiul neted care înconjoară căile respiratorii bronșice se poate contracta brusc și poate duce la dificultăți în respirație este dificilă din cauza complexității bronhospasmului și a faptului că sistemul respirator uman nu poate fi modelat în studiile pe animale.
Pentru a analiza semnalele biochimice și mecanice care au loc între celule în timpul spasmelor, cercetătorii au creat un microdispozitiv – o „bronhie pe un cip” de o miime din dimensiunea unui fir de păr uman – care conține celule din plămâni sănătoși și astmatici și care imită funcția unui plămân la nivel de celulă unică.
Când au declanșat un bronhospasm simulat pe dispozitiv, cercetătorii au descoperit că contracția inițială declanșează secreția de compuși asemănători hormonilor care fie pot induce o constricție suplimentară, fie pot relaxa spasmul. La persoanele cu astm, mușchiul neted care înconjoară căile respiratorii este mai reactiv și se contractă mai ușor ca răspuns la stimuli, cum ar fi alergenii, ceea ce duce la spasme bronșice prelungite, respirație șuierătoare și dificultăți de respirație.
Ei au descoperit, de asemenea, că inducerea unui al doilea declanșator astmatic în timpul unui spasm bronșic, la un moment precis, va determina de fapt mușchiul neted să se relaxeze și să oprească spasmul.
Tratamentele pentru bronhospasm nu s-au schimbat în ultimii 50 de ani, a spus Panettieri, deoarece acestea funcționează pentru majoritatea – dar nu pentru toți – oamenii. „Microdispozitivul ne-a permis să pătrundem în modul în care celulele individuale interacționează între ele în legătură cu contracția mușchilor netezi într-o varietate de boli pulmonare”, a spus Panettieri. „Faptul de a putea studia mecanica la nivel de celulă unică și de a vizualiza simultan mii de celule poate fi un instrument de screening important pentru dezvoltarea de noi medicamente pentru persoanele cu astm care nu răspund la tratamentul actual.”
Studiul a fost condus de Steven An, director de bioinginerie la Rutgers Institute for Translational Medicine and Science și profesor de farmacologie la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School, și de cercetători de la Yale University’s Yale Systems Biology Institute și Johns Hopkins University.