Meningkatkan proses seluler alami dapat mengurangi kerusakan, saran penelitian – ScienceDaily

Meningkatkan proses seluler alami dapat mengurangi kerusakan, saran penelitian – ScienceDaily


Kebenaran yang tidak menguntungkan tentang penggunaan ventilasi mekanis untuk menyelamatkan nyawa pasien yang mengalami gangguan pernapasan adalah bahwa tekanan yang digunakan untuk menggembungkan paru-paru kemungkinan besar akan menyebabkan kerusakan paru-paru lebih lanjut.

Dalam sebuah studi baru, para ilmuwan mengidentifikasi molekul yang diproduksi oleh sel kekebalan selama ventilasi mekanis untuk mencoba mengurangi peradangan, tetapi tidak dapat sepenuhnya mencegah cedera paru-paru yang disebabkan oleh ventilator.

Tim tersebut sedang bekerja untuk mengeksploitasi proses alami itu untuk mendapatkan terapi yang dapat menurunkan kemungkinan kerusakan paru-paru pada pasien yang menggunakan ventilator. Menghasilkan molekul bermanfaat tingkat tinggi dengan nanopartikel efektif dalam menangkis kerusakan paru terkait ventilator pada tikus dengan ventilasi mekanis.

“Data kami menunjukkan bahwa paru-paru tahu bahwa mereka seharusnya tidak terlalu membengkak dengan cara ini, dan sistem kekebalan melakukan yang terbaik untuk mencoba memperbaikinya, tetapi sayangnya itu tidak cukup,” kata Dr. Joshua A. Englert, asisten profesor. dari Paru-paru, perawatan kritis dan pengobatan tidur di The Ohio State University Wexner Medical Center dan penulis pendamping studi ini. “Bagaimana kita bisa memanfaatkan respon ini dan mengambil apa yang telah dilakukan alam dan menambahnya? Itu mengarah pada tujuan terapeutik dalam penelitian ini.”

Pekerjaan ini dibangun berdasarkan temuan dari lab penulis bersama Samir Ghadiali, profesor dan ketua teknik biomedis di Ohio State, yang selama bertahun-tahun telah mempelajari bagaimana gaya fisik yang dihasilkan selama ventilasi mekanis mengaktifkan sinyal inflamasi dan menyebabkan cedera paru.

Upaya di laboratorium lain untuk merekayasa sistem ventilasi yang dapat mengurangi kerusakan pada paru-paru belum berhasil, kata Ghadiali.

“Kami belum menemukan cara untuk memberi ventilasi pada pasien dalam pengaturan klinis yang sepenuhnya menghilangkan kekuatan mekanis yang merugikan,” katanya. “Alternatifnya adalah dengan menggunakan obat yang mengurangi cedera dan peradangan yang disebabkan oleh tekanan mekanis.”

Penelitian ini dipublikasikan hari ini (12 Januari 2021) di Komunikasi Alam.

Meskipun terapi untuk manusia masih jauh, kemajuan terjadi pada saat lebih banyak pasien daripada sebelumnya yang membutuhkan ventilasi mekanis: Kasus sindrom gangguan pernapasan akut (ARDS) telah meroket karena pandemi COVID-19 yang sedang berlangsung. ARDS adalah salah satu penyebab paling sering dari kegagalan pernafasan yang menyebabkan pasien menggunakan ventilator.

“Sebelum COVID, ada beberapa ratus ribu kasus ARDS di Amerika Serikat setiap tahun, yang sebagian besar membutuhkan ventilasi mekanis. Namun dalam setahun terakhir ada 21 juta pasien COVID-19 yang berisiko,” kata Englert, seorang dokter yang merawat pasien ICU.

Respon imun terhadap ventilasi dan peradangan yang menyertainya dapat menambah penumpukan cairan dan kadar oksigen yang rendah di paru-paru pasien yang sudah sangat sakit sehingga mereka membutuhkan dukungan hidup.

Molekul yang mengurangi peradangan sebagai respons terhadap ventilasi mekanis disebut microRNA-146a (miR-146a). MicroRNA adalah segmen kecil RNA yang menghambat fungsi pembentukan protein gen – dalam hal ini, mematikan produksi protein yang memicu peradangan.

Para peneliti menemukan bahwa sel-sel kekebalan di paru-paru yang disebut makrofag alveolar – yang tugasnya melindungi paru-paru dari infeksi – mengaktifkan miR-146a ketika mereka terkena tekanan yang meniru ventilasi mekanis. Tindakan ini menjadikan miR-146a sebagai bagian dari respons imun bawaan, atau langsung, yang diluncurkan oleh tubuh untuk memulai perjuangannya melawan apa yang dianggapnya sebagai infeksi – ventilasi mekanis.

“Ini berarti pengatur bawaan dari sistem kekebalan diaktifkan oleh stres mekanis. Itu membuat saya berpikir itu ada karena suatu alasan,” kata Ghadiali. Alasan itu, katanya, adalah untuk membantu menenangkan sifat inflamasi dari respon imun yang memproduksi microRNA.

Tim peneliti mengkonfirmasi peningkatan moderat tingkat miR-146a di makrofag alveolar dalam serangkaian tes pada sel dari paru-paru donor yang terpapar tekanan mekanis dan pada tikus dengan ventilator mini. Paru-paru tikus hasil rekayasa genetika yang kekurangan microRNA lebih rusak parah oleh ventilasi daripada paru-paru pada tikus normal – menunjuk pada peran pelindung miR-146a di paru-paru selama bantuan pernapasan mekanis. Akhirnya, para peneliti memeriksa sel-sel dari cairan paru-paru pasien ICU di ventilator dan menemukan tingkat miR-146a dalam sel kekebalan mereka juga meningkat.

Masalahnya: Ekspresi miR-146a dalam keadaan normal tidak cukup tinggi untuk menghentikan kerusakan paru-paru akibat ventilasi yang berkepanjangan.

Terapi yang dimaksudkan adalah memasukkan tingkat miR-146a yang jauh lebih tinggi langsung ke paru-paru untuk menangkal peradangan yang dapat menyebabkan cedera. Ketika ekspresi berlebih dari miR-146a terjadi pada sel yang kemudian terkena tekanan mekanis, peradangan berkurang.

Untuk menguji pengobatan pada tikus menggunakan ventilator, tim mengirimkan nanopartikel yang mengandung miR-146a langsung ke paru-paru tikus – yang menghasilkan peningkatan molekul 10.000 kali lipat yang mengurangi peradangan dan menjaga kadar oksigen tetap normal. Di paru-paru tikus berventilasi yang menerima nanopartikel “plasebo”, peningkatan miR-146a sederhana dan menawarkan sedikit perlindungan.

Dari sini, tim sedang menguji efek manipulasi level miR-146a pada tipe sel lain – fungsi ini bisa berbeda secara dramatis, tergantung pada pekerjaan tiap tipe sel.

“Dalam pikiran saya, langkah selanjutnya adalah mendemonstrasikan bagaimana menggunakan teknologi ini sebagai alat presisi untuk menargetkan sel yang paling membutuhkannya,” kata Ghadiali.

Kerja kolaboratif oleh para peneliti di bidang teknik, pengobatan paru dan pengiriman obat dilakukan di Davis Heart and Lung Research Institute (DHLRI) di Ohio State, di mana Englert dan Ghadiali memiliki laboratorium dan bekerja sama dengan mahasiswa pascasarjana Ohio State dan co-penulis pertama Christopher Bobba dari Program pelatihan MD / PhD dan Qinqin Fei dari College of Pharmacy untuk memimpin studi.

Rekan penulis Negara Bagian Ohio lainnya termasuk penyelidik DHLRI Vasudha Shukla, Hyunwook Lee, Pragi Patel, Mark Wewers, John Christman dan Megan Ballinger; Carleen Spitzer dan MuChun Tsai dari Fakultas Kedokteran; dan Robert Lee dari Sekolah Tinggi Farmasi. Rachel Putman dari Brigham dan Rumah Sakit Wanita di Boston juga mengerjakan penelitian tersebut.

Penelitian ini didukung oleh dana dari National Institutes of Health dan Department of Defense, serta Ohio State Presidential Fellowship.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen