Rata-rata orang akan mengambil lebih dari 600 juta napas selama hidup mereka. Setiap napas meregangkan jaringan paru-paru dengan setiap menarik napas dan melemaskannya dengan setiap napas. Gerakan pernapasan belaka diketahui mempengaruhi fungsi vital paru-paru, termasuk pemeliharaan jaringan yang sehat.
Sekarang, penelitian baru dari Institut Wyss di Universitas Harvard telah mengungkapkan bahwa pola peregangan dan relaksasi yang konstan ini menghasilkan lebih banyak respons kekebalan terhadap virus yang menyerang, seperti COVID-19.
Menggunakan ‘Human Lung Chip’ yang mereplikasi struktur dan fungsi kantung udara paru-paru, atau “alveolus,” tim peneliti menemukan bahwa dengan menerapkan kekuatan mekanis yang meniru gerakan pernapasan, mereka dapat menekan replikasi virus influenza, sambil mengaktifkan kekebalan pelindung bawaan. tanggapan.
“Penelitian ini menunjukkan pentingnya gerakan pernapasan untuk fungsi paru-paru manusia, termasuk respons imun terhadap infeksi, dan menunjukkan bahwa Chip Alveolus Manusia kami dapat digunakan untuk memodelkan respons ini di bagian dalam paru-paru, di mana infeksi seringkali lebih parah dan menyebabkan hingga rawat inap dan kematian,” kata rekan penulis pertama Haiqing Bai, Ph.D., seorang Wyss Technology Development Fellow di Institut. Hasilnya diterbitkan minggu ini di Nature Communications.
Membuat flu-on-a-chip
Ketika fase awal pandemi COVID-19 dijelaskan dengan menyakitkan, paru-paru adalah organ yang rentan di mana peradangan, sebagai respons terhadap infeksi, dapat menghasilkan “badai sitokin” yang dapat memiliki konsekuensi mematikan. Namun, paru-paru juga sangat kompleks, dan sulit untuk meniru fitur uniknya di laboratorium. Kompleksitas ini telah menghambat pemahaman sains tentang bagaimana paru-paru berfungsi pada tingkat sel dan jaringan, baik dalam keadaan sehat maupun sakit.
TERKAIT: Peneliti Menemukan Strategi Baru untuk Mencegah Arteri Tersumbat
Keripik Organ Manusia Wyss Institute dikembangkan untuk mengatasi masalah ini, dan telah terbukti dengan tepat meniru fungsi banyak organ manusia yang berbeda di laboratorium, termasuk paru-paru. Sebagai bagian dari proyek yang didanai oleh NIH dan DARPA sejak 2017, para peneliti Wyss telah bekerja untuk mereplikasi berbagai penyakit di Lung Airway dan Alveolus Chips untuk mempelajari bagaimana jaringan paru-paru bereaksi terhadap virus yang berpotensi menjadi pandemi, dan menguji perawatan yang potensial.
Selama gelar Ph.D. pelatihan, Bai mempelajari penyakit yang mempengaruhi kantung udara kecil jauh di dalam paru-paru di mana oksigen dengan cepat ditukar dengan karbon dioksida. Yayasan itu mempersiapkannya untuk mengatasi tantangan menciptakan kembali infeksi flu dalam Chip Alveolus sehingga tim dapat mempelajari bagaimana ruang paru-paru yang dalam ini meningkatkan respons imun terhadap penyerang virus.
Bai dan timnya pertama-tama melapisi dua saluran mikrofluida paralel dari Chip Organ dengan berbagai jenis sel manusia yang hidup – sel paru-paru alveolar di saluran atas dan sel pembuluh darah paru-paru di saluran bawah – untuk menciptakan kembali antarmuka antara kantung udara manusia dan mereka. kapiler pengangkut darah. Untuk meniru kondisi yang dialami alveoli di paru-paru manusia, saluran yang dilapisi oleh sel-sel alveolar diisi dengan udara sementara saluran pembuluh darah diperfusi dengan media kultur yang mengalir yang mengandung nutrisi yang biasanya dikirim melalui darah. Saluran dipisahkan oleh membran berpori yang memungkinkan molekul mengalir di antara mereka.
Studi sebelumnya di Wyss Institute telah menetapkan bahwa menerapkan peregangan siklus ke Alveolus Chips untuk meniru gerakan pernapasan menghasilkan respons biologis yang meniru yang diamati secara in vivo. Hal ini dicapai dengan menerapkan pengisapan ke ruang samping berongga yang berdekatan dengan saluran cairan berlapis sel untuk meregangkan dan mengendurkan jaringan paru-paru secara berirama sebesar 5%, yang biasanya dialami paru-paru manusia setiap kali bernapas.
POPULER: 10 Kombinasi Makanan Super untuk Meningkatkan Kesehatan Anda – Seperti Apel dengan Sayuran Berdaun Hijau untuk Menurunkan Tekanan Darah
Ketika tim menginfeksi Keripik Alveolus “bernapas” ini dengan influenza H3N2 dengan memasukkan virus ke saluran udara, mereka mengamati perkembangan beberapa tanda infeksi influenza yang diketahui, termasuk rusaknya sambungan antar sel, peningkatan kematian sel sebesar 25%, dan inisiasi program perbaikan seluler. Infeksi juga menyebabkan tingkat yang jauh lebih tinggi dari beberapa sitokin inflamasi di saluran pembuluh darah termasuk interferon tipe III, pertahanan alami terhadap infeksi virus yang juga diaktifkan dalam studi infeksi flu in vivo.
Selain itu, sel-sel pembuluh darah dari chip yang terinfeksi menunjukkan tingkat molekul adhesi yang lebih tinggi, yang memungkinkan sel-sel kekebalan termasuk sel B, sel T, dan monosit dalam media perfusi untuk menempel pada dinding pembuluh darah untuk membantu memerangi infeksi. Hasil ini menegaskan bahwa Chip Alveolus memasang respon imun terhadap H3N2 yang merekapitulasi apa yang terjadi di paru-paru pasien manusia yang terinfeksi virus flu.
Fokus pada nafasmu
Tim kemudian melakukan eksperimen yang sama tanpa gerakan pernapasan mekanis. Yang mengejutkan mereka, chip yang terkena gerakan pernapasan memiliki mRNA virus 50% lebih sedikit di saluran alveolar mereka dan penurunan yang signifikan dalam tingkat sitokin inflamasi dibandingkan dengan chip statis. Analisis genetik mengungkapkan bahwa strain mekanis telah mengaktifkan jalur molekuler yang terkait dengan pertahanan kekebalan dan beberapa gen antivirus, dan aktivasi ini dibalik ketika peregangan siklis dihentikan.
“Ini adalah temuan kami yang paling tidak terduga – bahwa tekanan mekanis saja dapat menghasilkan respons imun bawaan di paru-paru,” kata rekan penulis pertama Longlong Si, Ph.D., mantan Anggota Pengembangan Teknologi Wyss yang sekarang menjadi Profesor di Shenzhen. Institut Teknologi Canggih di Cina.
Mengetahui bahwa kadang-kadang paru-paru mengalami ketegangan lebih dari 5%, seperti pada gangguan paru obstruktif kronik (PPOK) atau ketika pasien memakai ventilator mekanik, para ilmuwan meningkatkan ketegangan menjadi 10% untuk melihat apa yang akan terjadi. Strain yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan gen dan proses respon imun bawaan, termasuk beberapa sitokin inflamasi.
TERKAIT: Serupa Thor yang Menjadi Superfit Meskipun Cystic Fibrosis Sekarang Dapat Tertawa untuk Pertama Kalinya Setelah Obat yang Mengubah Hidup
“Karena tingkat regangan yang lebih tinggi menghasilkan produksi sitokin yang lebih besar, ini mungkin menjelaskan mengapa pasien dengan kondisi paru-paru seperti PPOK menderita peradangan kronis, dan mengapa pasien yang memakai ventilator volume tinggi terkadang mengalami cedera paru yang diinduksi ventilator,” jelas Si.
Para ilmuwan kemudian melangkah lebih jauh, membandingkan molekul RNA yang ada dalam sel dalam Keripik Alveolus yang tegang vs. statis untuk melihat apakah mereka dapat menunjukkan dengan tepat bagaimana gerakan pernapasan menghasilkan respons imun. Mereka mengidentifikasi protein pengikat kalsium, yang disebut S100A7, yang tidak terdeteksi dalam chip statis tetapi sangat diekspresikan dalam chip yang tegang, menunjukkan bahwa produksinya diinduksi oleh peregangan mekanis. Mereka juga menemukan bahwa peningkatan ekspresi S100A7 meregulasi banyak gen lain yang terlibat dalam respon imun bawaan, termasuk beberapa sitokin inflamasi.
Berdasarkan hasil yang menjanjikan ini, tim kemudian menginfeksi Keripik Alveolus dengan virus H3N2 dan memberikan obat azeliragon dengan dosis terapeutiknya dua jam setelah infeksi.
Obat ini secara signifikan memblokir produksi sitokin inflamasi – efek yang lebih ditingkatkan ketika mereka menambahkan obat antivirus molnupiravir (yang baru-baru ini disetujui untuk pasien dengan COVID-19) ke dalam rejimen pengobatan.
Namun, sementara azeliragon adalah obat anti-inflamasi yang menjanjikan, para ilmuwan memperingatkan bahwa lebih banyak penelitian diperlukan untuk menentukan rejimen pengobatan yang aman dan efektif pada manusia.
Sementara itu, pernapasan yang kuat adalah sesuatu yang dapat kita semua lakukan sepanjang musim apa pun untuk meningkatkan kesehatan yang baik.
Posted By : togel hari ini hongkong yang keluar
