Një person mesatar do të marrë më shumë se 600 milionë herë frymë gjatë gjithë jetës së tij. Çdo frymëmarrje i shtrin indet e mushkërive me thithje të ajrit dhe i relakson ato me çdo shfryrje. Lëvizjet e thjeshta të frymëmarrjes dihet se ndikojnë në funksionet vitale të mushkërive, duke përfshirë ruajtjen e indeve të shëndetshme.
Tani, hulumtimi i ri nga Instituti Wyss në Universitetin e Harvardit ka zbuluar se ky model i vazhdueshëm i shtrirjes dhe relaksimit bën edhe më shumë – ai gjeneron përgjigje imune kundër viruseve pushtuese, siç është COVID-19.
Duke përdorur një ‘çip të mushkërive njerëzore’ që përsërit strukturat dhe funksionet e qeskës së ajrit të mushkërive, ose “alveolit”, ekipi hulumtues zbuloi se duke aplikuar forca mekanike që imitojnë lëvizjet e frymëmarrjes, ata mund të shtypnin riprodhimin e virusit të gripit, ndërkohë që aktivizonin imunitetin e lindur mbrojtës i cili përgjigjet dhe reagon.
Mundesh me e lexu edhe…
Ky hulumtim tregon rëndësinë e lëvizjeve të frymëmarrjes për funksionin e mushkërive të njeriut, duke përfshirë përgjigjet imune ndaj infeksionit, dhe tregon se çipi ynë Alveolusi njerëzor mund të përdoret për të modeluar këto përgjigje në pjesët e thella të mushkërive, ku infeksionet janë shpesh më të rënda dhe rezultojnë me shtrim në spital dhe vdekje
tha bashkëautori i parë Haiqing Bai, Ph.D., një bashkëpunëtor i zhvillimit të teknologjisë Wyss në Institut. Rezultatet u publikuan në Nature Communications.
Krijimi i një gripi në një çip
Ndërsa fazat e hershme të pandemisë COVID-19 u qartësuan me dhimbje, mushkëria është një organ i prekshëm ku inflamacioni, si përgjigje ndaj infeksionit, mund të gjenerojë një “stuhi citokine” që mund të ketë pasoja vdekjeprurëse. Megjithatë, mushkëritë janë gjithashtu shumë komplekse dhe është e vështirë të përsëriten tiparet e tyre unike në laborator. Ky kompleksitet ka penguar shkencën që të kuptojë se si funksionojnë mushkëritë në nivelet e qelizave dhe indeve, si në gjendje të shëndetshme ashtu edhe në gjendje të sëmurë.
Çipat e organeve njerëzore të Institutit Wyss u zhvilluan për të adresuar këtë problem dhe janë treguar se përsërisin me besnikëri funksionet e shumë organeve të ndryshme njerëzore në laborator, përfshirë mushkëritë. Si pjesë e projekteve të financuara nga NIH dhe DARPA që nga viti 2017, studiuesit e Wyss kanë punuar në përsëritjen e sëmundjeve të ndryshme në “Lung Airway” dhe “Alveolus Chips” për të studiuar se si reagojnë indet e mushkërive ndaj viruseve që kanë potencial pandemik dhe të testojnë trajtimet e mundshme.
Gjatë trajnimit në kuadëer të doktoraturës së tij, , Bai studioi sëmundjet që prekin qeset e vogla të ajrit thellë brenda mushkërive ku oksigjeni shkëmbehet me shpejtësi për dioksid karbon. Ky fondacion e përgatiti atë për të trajtuar sfidën e rikrijimit të një infeksioni të gripit në një çip alveolus, në mënyrë që ekipi të mund të studionte se si këto hapësira të thella të mushkërive krijojnë përgjigje imune kundër pushtuesve viralë.
Bai dhe ekipi i tij fillimisht rreshtuan dy kanalet paralele mikrofluidike të një çipi organik me lloje të ndryshme qelizash të gjalla njerëzore – qelizat e mushkërive alveolare në kanalin e sipërm dhe qelizat e enëve të gjakut të mushkërive në kanalin e poshtëm – për të rikrijuar ndërfaqen midis qeseve të ajrit të njeriut dhe tyre dhe kapilarëve të tyre që transportojnë gjakun. Për të imituar kushtet që përjetojnë alveolat në mushkëritë e njeriut, kanali i veshur nga qelizat alveolare u mbush me ajër, ndërsa kanali i enëve të gjakut u perfuzua me një mjedis kulturor të rrjedhshëm që përmban lëndë ushqyese që normalisht shpërndahen përmes gjakut. Kanalet u ndanë nga një membranë poroze që lejonte molekulat të kalonin midis tyre.
Studimet e mëparshme në Institutin Wyss kanë vërtetuar se aplikimi i shtrirjes ciklike në në cipat alveolus për të imituar lëvizjet e frymëmarrjes prodhon përgjigje biologjike që imitojnë ato të vëzhguara in vivo. Kjo realizohet duke aplikuar thithje në dhomat anësore të zbrazëta ngjitur me kanalet e lëngshme të linjës qelizore për të shtrirë dhe relaksuar në mënyrë ritmike indet e mushkërive me 5%, gjë që është ajo që mushkëritë e njeriut zakonisht përjetojnë me çdo frymëmarrje.
Kur ekipi i infektoi këto çipa alveolus “frymëmarrës” me gripin H3N2 duke futur virusin në kanalin e ajrit, ata vëzhguan zhvillimin e disa shenjave të njohura të infeksionit të gripit, duke përfshirë prishjen e lidhjeve midis qelizave, si dhe një rritje prej 25% në vdekjen e qelizave dhe fillimin e programeve të riparimit celular. Infeksioni çoi gjithashtu në nivele shumë më të larta të citokineve të shumta inflamatore në kanalin e enëve të gjakut, duke përfshirë interferonin e tipit III, një mbrojtje natyrale kundër infeksionit viral që aktivizohet gjithashtu në studimet e infeksionit të gripit in vivo.
Përveç kësaj, qelizat e enëve të gjakut të cipave të infektuar shprehën nivele më të larta të molekulave ngjitëse, të cilat lejuan qelizat imune duke përfshirë qelizat B, qelizat T dhe monocitet në mjedisin e perfuzionit të ngjiteshin në muret e enëve të gjakut për të ndihmuar në luftimin e infeksionit. Këto rezultate konfirmuan se Çipi Alveolus po krijonte një përgjigje imune kundër H3N2 që përmbledhte atë që ndodh në mushkëritë e pacientëve njerëzorë të infektuar me virusin e gripit.
Ekipi më pas kreu të njëjtin eksperiment pa lëvizje mekanike të frymëmarrjes. Për habinë e tyre, çipat e ekspozuar ndaj lëvizjeve të frymëmarrjes kishin 50% më pak mRNA virale në kanalet e tyre alveolare dhe një reduktim të ndjeshëm të niveleve të citokinës inflamatore në krahasim me çipat statik. Analiza gjenetike zbuloi se tendosja mekanike kishte aktivizuar rrugë molekulare të lidhura me mbrojtjen imune dhe gjenet e shumta antivirale, dhe këto aktivizime u kthyen kur u ndal shtrirja ciklike, shkruan goodnewsnetwork.
Kjo ishte gjetja jonë më e papritur – që vetëm streset mekanike mund të gjenerojnë një përgjigje të lindur imune në mushkëri,
tha bashkëautori i parë Longlong Si, një ish-bashkëpunëtor i zhvillimit të teknologjisë në Wyss, i cili tani është profesor në Shenzhen, në Institutin e Teknologjisë së Avancuar në Kinë.
Duke ditur se ndonjëherë mushkëritë përjetojnë tendosje më të madhe se 5%, si për shembull në çrregullimin pulmonar obstruktiv kronik (COPD) ose kur pacientët vendosen në ventilatorë mekanikë, shkencëtarët e rritën tendosjen në 10% për të parë se çfarë do të ndodhte. Lloji më i lartë shkaktoi një rritje të gjeneve dhe proceseve të përgjigjes imune të lindur, duke përfshirë disa citokina inflamatore.
Për shkak se niveli më i lartë i tendosjes rezultoi në prodhim më të madh të citokinës, mund të shpjegojë pse pacientët me kushte të mushkërive si COPD vuajnë nga inflamacioni kronik dhe pse pacientët të cilët vendosen në ventilatorë me volum të lartë ndonjëherë përjetojnë dëmtim të mushkërive të shkaktuar nga ventilatori,
shpjegoi Si.
Shkencëtarët më pas shkuan një hap më tej, duke krahasuar molekulat e ARN-së të pranishme në qelizat brenda Çipave Alveolus të tendosur dhe statikë për të parë nëse ata mund të përcaktonin se si lëvizjet e frymëmarrjes po gjeneronin një përgjigje imune. Ata identifikuan një proteinë të lidhur me kalciumin, të quajtur S100A7, që nuk u zbulua në cipat statik, por që ishte tejet e e shprehur cipat e tendosur, duke sugjeruar se prodhimi i saj ishte nxitur nga shtrirja mekanike. Ata zbuluan gjithashtu se rritja e shprehjes së S100A7 rregulloi shumë gjene të tjera të përfshira në përgjigjen imune të lindur, duke përfshirë citokina të shumta inflamatore.
Bazuar në këtë rezultat premtues, ekipi më pas infektoi cipat alveolus të tendosur me virusin H3N2 dhe administroi ilaçin azeliragon në dozën e tij terapeutike dy orë pas infektimit.
Ky medikament bllokoi ndjeshëm prodhimin e citokineve inflamatore – një efekt që u përmirësua më tej kur shtuan ilaçin antiviral molnupiravir (i cili u miratua së fundmi për pacientët me COVID-19) në regjimin e trajtimit.
Megjithatë, ndërsa azeliragon është një ilaç premtues anti-inflamator, shkencëtarët paralajmëruan se nevojiten më shumë studime për të përcaktuar një regjim trajtimi të sigurt dhe efektiv te njerëzit.
Ndërkohë, frymëmarrja e fortë është diçka që ne të gjithë mund të bëjmë gjatë çdo sezoni për të promovuar shëndet të mirë./Katror.info
Përgatiti:
