Ricercatori scoprono la causa degli spasmi polmonari asmatici
Con la creazione di un microdispositivo che imita la funzione polmonare a livello delle singole cellule, i ricercatori della Rutgers, Yale e Johns Hopkins hanno imparato di più sulla risposta del grilletto asmatico, portando a un trattamento migliore
Ricercatori della Rutgers e di altre istituzioni hanno scoperto come si verificano le contrazioni muscolari (broncospasmo) nelle vie aeree, che causano difficoltà respiratorie nelle persone con asma, creando un microdispositivo che imita il comportamento delle vie aeree umane.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Biomedical Engineering, potrebbe portare a nuove strategie di trattamento per le malattie respiratorie, ha detto il co-autore Reynold Panettieri, direttore del Rutgers Institute for Translational Medicine and Science.
Broncospasmo può verificarsi in entrambe le persone sane e coloro che soffrono di gravi malattie respiratorie come l’asma o malattia polmonare ostruttiva cronica (COPD). Studiare perché il muscolo liscio che circonda le vie aeree bronchiali può contrarsi improvvisamente e portare a difficoltà nella respirazione è difficile a causa della complessità del broncospasmo e del fatto che il sistema respiratorio umano non può essere modellato in studi su animali.
Per analizzare i segnali biochimici e meccanici che avvengono tra le cellule durante gli spasmi, i ricercatori hanno creato un microdispositivo – un “bronco su un chip” grande un millesimo di un capello umano – contenente cellule di polmoni sani e asmatici che imita la funzione di un polmone a livello di singola cellula.
Quando hanno innescato un broncospasmo simulato sul dispositivo, i ricercatori hanno scoperto che la contrazione iniziale induce la secrezione di composti simili agli ormoni che possono indurre un’ulteriore costrizione o rilassare lo spasmo. Nelle persone con asma, il muscolo liscio che circonda le vie aeree è più reattivo e si contrae più facilmente in risposta a stimoli come gli allergeni, portando a spasmi bronchiali estesi, affanno e mancanza di respiro.
Hanno anche scoperto che indurre un secondo trigger asmatico durante uno spasmo bronchiale in un momento preciso causerà effettivamente il muscolo liscio a rilassarsi e fermare lo spasmo.
I trattamenti per il broncospasmo non sono cambiati negli ultimi 50 anni, ha detto Panettieri, poiché funzionano per la maggior parte – ma non per tutte – le persone. “Il microdispositivo ci ha permesso di approfondire come le singole cellule interagiscono tra loro in relazione alla contrazione della muscolatura liscia in una varietà di malattie polmonari”, ha detto Panettieri. “Essere in grado di studiare la meccanica a livello di singola cellula e visualizzare migliaia di cellule contemporaneamente può essere un importante strumento di screening per lo sviluppo di nuovi farmaci per le persone con asma che non rispondono al trattamento attuale.”
Lo studio è stato guidato da Steven An, direttore di bioingegneria presso l’Istituto Rutgers per la medicina e la scienza traslazionale e professore di farmacologia presso la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School, e ricercatori presso l’Istituto di biologia dei sistemi dell’Università di Yale e Johns Hopkins University.