Bisakah para ilmuwan mengubah lendir agar lebih mudah dibersihkan, membatasi kerusakan pada paru-paru? – ScienceDaily

Bisakah para ilmuwan mengubah lendir agar lebih mudah dibersihkan, membatasi kerusakan pada paru-paru? – ScienceDaily

[ad_1]

Bagi orang sehat, lendir adalah sahabat kita. Ini menjebak patogen potensial sehingga saluran udara kita dapat menyebarkan serangga jahat sebelum menyebabkan kerusakan pada paru-paru kita. Tetapi bagi orang dengan kondisi seperti cystic fibrosis (CF) dan gangguan paru obstruktif kronik (PPOK), lendir bisa menjadi terlalu kental dan lengket; batuk saja tidak bisa menghilangkannya. Infeksi berkembang, menyebabkan penyakit kronis yang parah dan kematian dini. Sekarang, untuk pertama kalinya, para ilmuwan di UNC School of Medicine dan Duke University mendemonstrasikan mengapa batuk seringkali tidak dapat merobek lendir dan menjauhi lapisan saluran napas. Dan mereka menunjukkan bagaimana membuat lendir lebih encer dan tidak terlalu lengket sehingga batuk bisa menjadi bantuan terapeutik.

Penemuan yang dipublikasikan di Prosiding National Academy of Sciences, membantu menjelaskan bagaimana CF merusak paru-paru dari waktu ke waktu dan menggarisbawahi pentingnya terapi yang mengubah lendir yang cukup untuk memberikan bantuan langsung kepada penderita CF. Menggabungkan sejumlah disiplin ilmu dari biologi sel hingga ilmu material, para peneliti membuat sistem eksperimental paling realistis hingga saat ini untuk menguji sifat mekanis lendir pada penyakit saluran napas, termasuk COPD dan asma, yang memengaruhi jutaan orang di Amerika Serikat.

“Alat yang dikembangkan dalam studi ini akan membantu kami menguji strategi untuk meningkatkan pembersihan lendir pada beberapa penyakit penting di mana pembersihan gagal,” kata penulis utama Brian Button, PhD, profesor biokimia dan biofisika dan anggota Pusat Penelitian dan Perawatan Fibrosis Kistik UNC. di UNC-Chapel Hill.

Penulis senior Michael Rubinstein, profesor di Departemen Teknik Mesin dan Ilmu Material di Universitas Duke, berkata, “Kami mengukur kekuatan perekat yang mengikat lendir ke lapisan saluran napas dan kekuatan kohesif yang menahan lendir bersama, dan mengidentifikasi beberapa agen yang menjanjikan dalam mengurangi kekuatan perekat lendir dan interaksi kohesif. “

Pada orang sehat, 98 persen lendir adalah air. Ini melapisi saluran udara untuk menjebak partikel, termasuk bakteri dan mikroba lainnya, sebelum mencapai paru-paru. Kurang dari 1 persen lendir biasa terdiri dari protein panjang, lengket, seperti rantai yang disebut musin, yang membuat lendir memiliki sifat seperti gel. CF, bronkitis kronis, dan penyakit “mukosa-obstruktif” lainnya menampilkan lendir yang secara dramatis lebih kental dan elastis dari biasanya, hampir seperti agar-agar karena sarat dengan musin. Pada lendir CF, misalnya, jumlah mucin melonjak menjadi 10 persen dan jumlah air berkurang hingga 79 persen. Sementara lendir CF sebagian besar masih berupa air, perubahan kecil pada kandungan musin dapat memiliki efek dramatis pada viskoelastisitas lendir.

Biasanya, refleks batuk menghasilkan aliran udara berkecepatan tinggi yang merobek lendir dan merobeknya dari lapisan saluran napas dan pada saat yang bersamaan. Tetapi para ilmuwan tidak pernah sepenuhnya memahami mengapa batuk gagal membersihkan lendir pada penyakit mukosa-obstruktif seperti CF. Dipandu oleh karya teoritis Rubinstein, seorang peneliti lama di UNC-Chapel Hill sebelum bergabung dengan Duke pada tahun 2018, para peneliti di UNC mengembangkan sistem canggih untuk menguji kekuatan mekanis yang diperlukan untuk mengeluarkan dan memecah lendir normal dan jenis CF.

Para ilmuwan pertama kali mengambil sel lapisan saluran napas dari paru-paru pasien transplantasi dan membudidayakannya di piring laboratorium. Sel-sel ini menghasilkan lapisan lendirnya sendiri. Button berkata, “Mereka terlihat seperti versi miniatur dari lapisan saluran napas yang sebenarnya.”

Karena lendir adalah gel yang sangat “lunak”, para peneliti mengembangkan teknik untuk menyematkan jaring kecil, yang mengikat dengan kuat pada lendir. Jaring ini kemudian dihubungkan melalui benang sutra ke motor dengan sensor gaya untuk mengukur gaya yang dibutuhkan untuk menarik dan merobek lendir. Ini memungkinkan mereka untuk menguji kekuatan perekat dan kohesif dari lendir. Dan mereka bisa membandingkan kekuatan ini pada lendir normal dan lendir CF.

“Kami menemukan bahwa kekuatan perekat dan kohesif dari lendir meningkat secara dramatis ketika rasio mucin terhadap air lebih tinggi dari biasanya,” kata Button. “Dalam lendir CF, kekuatan itu melebihi kekuatan yang dihasilkan oleh batuk. Itu berarti kemampuan batuk akan berkurang secara substansial untuk membersihkan lendir.”

Peneliti UNC dan Duke juga menggunakan pengaturan eksperimental ini untuk menguji kemanjuran dua jenis perawatan CF yang populer pada sifat lendir CF. Satu pengobatan – saline hirup dan saline hipertonik (lebih asin dari air dalam tubuh) – meningkatkan kadar air dalam lendir agar lebih encer. Jenis perawatan lain – yang disebut terapi “mukolitik” – membuat lendir kurang kental dan elastis dengan memotong atau memisahkan molekul musin untuk mengurangi kemampuannya untuk mengeraskan lendir. Tim menemukan bahwa kedua jenis terapi bekerja dengan baik dalam mengurangi kekuatan perekat dan kohesif dari lendir CF.

“Untuk pasien, salah satu jenis terapi ini akan membantu,” kata Button. “Tetapi efeknya bersifat aditif, jadi mungkin akan lebih baik untuk menggabungkan keduanya. Dan penelitian kami menunjukkan bahwa pendekatan ini memungkinkan batuk menjadi bermanfaat bagi pasien ini, seperti halnya bagi kita semua saat kita melawan penyakit yang tidak terlalu serius, seperti virus. “

Para peneliti sekarang berencana menggunakan sistem eksperimental mereka untuk mempelajari sifat-sifat lendir dan efek terapi pada penyakit saluran napas lainnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Toto SGP

Author Image
adminProzen