Ученые разработали новую виртуальную модель функции легких у мышей, которая показывает относительную важность различных факторов, которые способствуют изменениям в легких, сопровождающим хроническое воспаление.
Хроническое воспаление, которое часто встречается у людей с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), и старение изменяют структуру и функцию легких. Дыхательный импеданс – мера потока воздуха и давления в горле – может использоваться для моделирования и оценки общей функции легких. Однако этот подход не может отличить относительное воздействие конкретных изменений, таких как разрушение альвеол и изменение размеров дыхательных путей.
В поисках более детального подхода ученые исследовали ткань легких и их функционирование у здоровых мышей, а также у мышей, которые были генетически модифицированы для имитации условий, наблюдаемых у людей с эмфиземой. Затем они использовали эти экспериментальные данные для создания новой модели, которая имитирует изменения в функции легких у мышей, о чем свидетельствует дыхательный импеданс.
Исследователи использовали модель для сравнения относительного влияния на функцию легких нескольких факторов, связанных с хроническим воспалительным заболеванием. К ним относятся разрушение тканей легкого, изменения плотности эластичных волоконных структур, которые помогают в растяжении и сжатии стенок легких во время дыхания, а также изменения, при которых повышенное давление удерживает открытые области легкого, которые могли бы в противном случае разрушаться.
Результаты моделирования показали, что изменения в основном отвечали за наблюдаемое снижение функции легких, связанное с хроническим воспалительным заболеванием у мышей. Это согласуется с предыдущими предположениями о том, что повреждение тканей и потеря структуры легких оказывают наибольшее влияние.
Разработанная модель предлагает новый подход для изучения того, как патологические процессы изменяют функцию легких. Наиболее интересным аспектом этого исследования, по мнению авторов, является то, что, проводя эти анализы, можно определить, что произошло с легочной тканью, просто измеряя поток воздуха и давление в горле.
Дальнейшая работа будет необходима для доработки новой модели и определения того, как результаты могут быть применимы к людям. Тем не менее, это открывает новые пути для исследований. Следующие шаги этого исследования – непосредственная проверка того, насколько хорошо модель может предсказать эффекты терапевтического вмешательства.
Источник: PLOS Computational Biology