Исследователи из Университета Колумбии разработали новую лабораторную модель инфекционных и воспалительных дыхательных путей пациентов с муковисцидозом. Она включает в себя первичные бронхиальные эпителиальные клетки пациентов с заболеванием, а также инфекционные и воспалительные факторы, обычно встречающиеся в дыхательных путях таких пациентов. Фармацевтические компании теперь используют новую модель для тестирования существующих и потенциальных методов лечения муковисцидоза.
В исследовании ученые продемонстрировали, как модель может использоваться для измерения и сравнения ответов пораженных болезнью и нормальных клеток дыхательных путей на связанные с муковисцидозом инфекционные/воспалительные факторы. Модель важна, потому что содержит смесь таких факторов в дыхательных путях пациентов. Понимание того, как клетки дыхательных путей реагируют на эту среду, дает лучший способ оценить клинически возможную эффективность новых методов лечения.
Муковисцидоз (кистозный фиброз) поражает около тридцати тысяч человек в Соединенных Штатах и вызван унаследованными мутациями в генах, которые кодируют белок CFTR (трансмембранный регулятор муковисцидоза). Белок контролирует поток молекул хлорида и воды в клетках и тонкий слой водянистой слизи, который обычно плавает над ними. Предполагается, что этот слой слизи должен содержать вдыхаемые бактерии и вирусы из дыхательных путей. Но при муковисцидозе слизь густая, липкая и неподвижная, из-за чего у вдыхаемых патогенов появляется благоприятная среда. В результате хронические инфекции вызывают прогрессирующее повреждение легких, что приводит к респираторной недостаточности. Лечение муковисцидоза включает антибиотики, противовоспалительные и разжижающие слизь лекарства и даже трансплантацию легких, но большинство пациентов умирают до достижения возраста пятидесяти лет.
Для разработки моделей с дефектами генов были использованы мыши и другие животные. Однако для того, чтобы изучить эффективность потенциальных лекарств, чтобы найти средство против болезни, ученые, как правило, нуждаются в лабораторных тестах. Новая модель таких тестов использует бронхиальные эпителиальные клетки и мукопурулентные материалы из легких, которые были взяты у пациентов с муковисцидозом во время трансплантации легких. Клетки подвергаются воздействию раствора, полученного из мукопурулентного материала, который содержит бактериальные и воспалительные факторы, секретируемые эпителием дыхательных путей и воспалительными клетками, которые накапливаются в легких при муковисцидозе.
Было обнаружено, что долгосрочное воздействие инфекционных / воспалительных факторов заставляет как пораженные болезнью, так и нормальные клетки дыхательных путей стимулировать производство белков, известных как муцины, ключевые формующие компоненты слизи.
В некоторых предыдущих исследованиях предполагалось, что клетки дыхательных путей, пораженных болезнью, по сравнению со здоровыми клетками перепроизводят или даже недопроизводят муцины. Однако результаты этой работы показывают, что ответ муцинов при кистозном фиброзе на инфекционные / воспалительные факторы на самом деле тот же, что и у нормальных клеток дыхательных путей.
Большая разница в ответах клеток связана с секрецией жидкости: нормальные клетки выделяют больше жидкости, чтобы поддерживать слизь тонкой и подвижной, тогда как клетки при муковисцидозе практически не выделяют жидкость. Таким образом, было показано, что отсутствие функции CFTR в клетках дыхательных путей при муковисцидозе приводит непосредственно к обезвоженной густой слизи, наблюдаемой при этой болезни.
Сейчас авторы работают с фармацевтическими компаниями, чтобы использовать эту модель для тестирования перспективных препаратов.
Источник: American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine