w badaniu na myszach, naukowcy z Johns Hopkins zidentyfikowali nowy szlak molekularny zaangażowany w wzrost maleńkich pęcherzyków powietrznych zwanych pęcherzykami płucnymi, które są kluczowe dla oddychania. Naukowcy twierdzą, że ich eksperymenty mogą prowadzić do pierwszych skutecznych metod leczenia odrastania worków powietrznych u osób cierpiących na choroby, takie jak rozedma płuc, w której worki powietrzne zostały zniszczone przez lata palenia. Praca może również sugerować nową terapię dla wcześniaków urodzonych przed pełnym rozwojem ich płuc.

„jednym z najbardziej zniechęcających wyzwań, przed jakimi stają lekarze, jest pomoc pacjentom z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc, taką jak rozedma płuc, którzy stracili pęcherzyki płucne, które są tak kluczowe dla funkcji płuc”, mówi Enid Neptune, MD, profesor nadzwyczajny medycyny płucnej i krytycznej opieki w Johns Hopkins University School Of Medicine. „Gdy te małe worki powietrzne zostaną zniszczone, nie ma skutecznych metod leczenia, aby je przywrócić.”

14, 2014 issue of PLOS Genetics in which the researchers used hepatocyte growth factor (HGF) to regrow alveoli and restore lung structure in mice genetically engineered to develop the human-like form of emphysema. Uważa się, że jest to pierwsze badanie z użyciem HGF u myszy z ustaloną rozedmą płuc.

czynniki wzrostu, takie jak HGF, zostały wykorzystane do promowania gojenia się ran. Neptune mówi, że poprzednie badania wykazały, że HGF miał rolę w funkcjonowaniu pęcherzyków płucnych, które umożliwiają płucom wymianę tlenu i dwutlenku węgla i wysyłanie tlenu do krwiobiegu, aby odżywiać narządy w całym ciele. Zmniejszenie liczby lub jakości worków poważnie utrudnia oddychanie.

chociaż nie widać ich gołym okiem, małe, kuliste pęcherzyki są pokryte cienkimi ściankami i mają dopływ krwi. Naukowcy przeprowadzili eksperymenty na myszach z genetycznie indukowaną formą rozedmy płuc, aby sprawdzić, czy HGF może stymulować tworzenie pęcherzyków płucnych.

jeden eksperyment dotyczył dorosłych myszy z genetycznie indukowaną rozedmą płuc. Połowa myszy otrzymała HGF, dostarczany pod skórę za pomocą specjalnej pompy przez dwa tygodnie. Druga połowa grupy otrzymała placebo-nie HGF. Inną grupę myszy ze zdrowymi płucami, grupę” kontrolną”, podzielono na pół, aby otrzymać HGF lub placebo.

„odkryliśmy, że myszy z rozedmą płuc, po podaniu HGF, rozwinęły o 17 procent poprawę wielkości worków powietrznych w porównaniu do myszy otrzymujących placebo, zgodnie z ulepszoną strukturą i funkcją płuc. HGF był również ochronny, zapobiegając niszczeniu pęcherzyków poprzez zmniejszenie stresu oksydacyjnego, który przyczynia się do uszkodzenia płuc”, mówi Neptune. „W istocie HGF był w stanie zablokować głównego wroga działającego pęcherzyka płucnego.”

ponadto zdrowe myszy, które otrzymały HGF, nie wykazały różnicy w wielkości pęcherzyka. Myszy z rozedmą płuc, które były leczone placebo, nie wykazały żadnej poprawy.

badacze chcieli następnie zobaczyć wpływ upośledzonej aktywności HGF u młodych myszy, których płuca wciąż się formowały. Stworzyli mysz, w której receptor HGF, znany jako MET, został usunięty z komórek wyściełających pęcherzyki płucne. „Naszym pomysłem było, jeśli HGF odgrywał tę ważną rolę w tworzeniu pęcherzyków płucnych, jeśli znokautowaliśmy jego receptor, znany jako MET, powinniśmy zobaczyć uszkodzenie pęcherzyków płucnych”, mówi Neptun.

zgodnie z przewidywaniami worki powietrzne u rozwijających się myszy bez receptora HGF nie tworzyły się prawidłowo. Ponadto naczynia krwionośne obsługujące pęcherzyki zostały zmniejszone i nastąpił wzrost zarówno stresu oksydacyjnego, jak i stanu zapalnego. Naukowcy doszli do wniosku, że rozwój pęcherzyków płucnych wymaga zarówno sygnalizacji HGF, jak I MET, aby utworzyć normalnie.

„nasze badania pokazują, że czynnik wzrostu może być stosowany jako lek na rozedmę płuc”, mówi Neptun. „Ponieważ jednak HGF zmniejsza śmierć komórek i promuje proliferację komórek, musimy być ostrożni w tłumaczeniu go na palącą populację, w której istnieje większe ryzyko raka płuc.”dodaje. Neptune i inni prowadzą badania, aby móc selektywnie aktywować terapeutyczne, a nie wywołujące nowotwór składniki sygnalizacji HGF.

rozedma płuc jest formą przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP), która jest trzecią najczęstszą przyczyną śmierci w Stanach Zjednoczonych. Szacuje się, że 30 milionów Amerykanów ma POChP i około 60 000 ludzi umiera na nią każdego roku. Oprócz palenia, narażenie zawodowe na szkodliwe pyły, opary i dym może również powodować POChP.

tytuł artykułu to „czynnik wzrostu hepatocytów, wyznacznik homeostazy przestrzeni powietrznej w płucach mysich.”

badanie zostało sfinansowane przez Neptune 's NIH ro1 grant# 1r01hl085312, a także przez March of Dimes Basil O’ Connor Award dla Neptune.

inni autorzy to: Carla Calvi, Megan Podowski, Armando Lopez-Mercado, Shana Metzger, Kaori Misono, Alla Malinina, Dustin Dikeman, Hataya Poonyagariyon, Leslie Ynalvez, Roshanak Derakhshandeh, Ann Le, Mark Merchant i Ralph Schwall (nie żyje).