Американские ученые показали, что дыхательные движения стимулируют иммунные реакции в легких и подавляют репликацию вирусов. В экспериментах исследователи использовали легкие на чипе. Также они показали, что легкие на чипе представляют собой многообещающую платформу для тестирования терапевтических средств. Статья опубликована в журнале Nature Communications.
Дыхательные движения влияют на множество функций легких, в том числе на их развитие в младенчестве, выработку жидкости, улучшение воздухообмена и поддержание внутренней структуры тканей. Теперь ученые из Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета показали, что постоянное растяжение и расслабление тканей легких также влияет и на иммунный ответ их клеток.
Ученые воспроизвели структуру альвеол на чипе, который состоял из двух микрожидкостных каналов. Верхний был выстлан альвеолярными клетками и заполнен воздухом, а нижний — клетками кровеносных сосудов, через него текла богатая питательными веществами среда. Каналы были разделены пористой мембраной, которая позволяла воссоздать взаимодействие между альвеолами и капиллярами в легких человека.
В экспериментах авторы показали, что применение механических сил, имитирующих дыхательные движения, подавляет репликацию вируса гриппа, активируя защитные врожденные иммунные реакции. Чипы, которые подвергались механическому растяжению, содержали на 50% меньше вирусной мРНК в своих альвеолярных каналах, а уровень воспалительных цитокинов в них был снижен по сравнению со статическими чипами.
В клетках «дышащего» чипа активировались молекулярные пути, связанные с иммунной защитой и активацией множества противовирусных генов. Это процессы прекращались, когда останавливалось растяжение. То, что более высокий уровень нагрузки приводил к большей выработке цитокинов, может объяснить, почему пациенты с заболеваниями легких, такими как хроническая обструктивная болезнь легких, часто страдают от хронического воспаления. Ученые также определили несколько препаратов, снижающих выработку воспалительных цитокинов в инфицированных альвеолярных чипах, которые могут быть полезны при лечении чрезмерного воспаления.
«Это исследование демонстрирует важность дыхательных движений для функции легких человека, в том числе иммунного ответа на инфекцию, и показывает, что наш альвеолярный чип можно использовать для моделирования этих ответов в глубоких отделах легких, где инфекции часто бывают более тяжелыми и приводят к госпитализации и смерти, — говорит соавтор исследования Хайцин Бай. — Наша модель также может быть использована для доклинических испытаний лекарств».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
