«Легкие-на-чипе» научили курению в затяг — Naked Science
28.10.2016
6 минут
Редакция

«Легкие-на-чипе» научили курению в затяг

Американские ученые разработали «легкие-на-чипе» для изучения эффектов курения и связанной с ними хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ). Результаты исследования представлены в журнале Cell Systems.

car-4-lg

ХОБЛ — заболевание, при котором из-за хронического воспаления бронхов в дыхательных путях ограничивается воздушный поток. Это приводит к дисфункции ресничек, выводящих из легких слизь, эмфиземе (чрезмерному перерастяжению альвеол), системным нарушениям, связанным с сердечно-сосудистой системой и скелетной мускулатурой. Фактором риска этого заболевания считается курение, поэтому изучение воздействия табачного дыма и водяного пара электронных сигарет на эпителий легких важно для понимания механизмов его развития.

 

При этом проведение таких исследований затруднено из-за индивидуальных особенностей между испытуемыми, а животные не могут служить адекватной моделью курильщика, поскольку дышат носом. В свою очередь существующие устройства с культурами клеток мерцательного эпителия не способны воспроизводить дыхательные движения для доставки дыма в бронхи.

 

Устройство системы и ее соответствие действиям курильщика / © Kambez H. Benam et al.

 

В новой работе ученые сконструировали «легкие-на-чипе», которые воспроизводят полный цикл курения. Устройство состоит из микрофлюидной платформы с пористой мемраной, разделяющей просвет для «дыхания» и микроканал для питательной жидкости, и генератора, имитирующего процесс «затяжки». Мембрана заселяется клетками бронхиального эпителия, после чего программируемый микрореспиратор пропускает через просвет сигаретный дым, выполняя функцию диафрагмы. Геометрия системы устроена так, чтобы воспроизводить работу наиболее мелких бронхов и бронхиол (около 1 миллиметра) — они наиболее подвержены воздействию дыма.

 

Авторы описывают эксперимент, в котором устройство имитировало стандартизированный режим курения (12 затяжек на одну сигарету по две секунды каждая, 12 вдохов в минуту, перерыв между затяжками — 22 секунды) с клетками здорового человека. Результаты показали, что обработка дымом в 22 раза увеличила в клетках экспрессию антиоксидантного гена HMOX1, что указывало на окислительный стресс. В целом, процесс изменил экспрессию 335 генов и значительно нарушил работу ресничек: под действием дыма уровень несогласованности их колебаний вырос в четыре раза.

 

Гены-кандидаты, маркирующие ХОБЛ, и шкала уровней их экспрессии / © Kambez H. Benam et al.

 

Эксперименты с клетками пациентов с ХОБЛ показали, что сигаретный дым существенно повышает выработку воспалительного хемокина интерлейкина-8. Полногеномный анализ выявил в этом случае изменения экспрессии 276 генов, 129 из которых наблюдались в здоровых клетках. Авторы также выделили 10 генов-кандидатов, предположительно, связанных с развитием заболевания (на рисунке).

 

По мнению ученых, их «легкие-на-чипе» могут служить инструментом исследований в области воздействия сигаретного дыма в норме и патологии. Кроме того, устройство может использоваться для проведения доклинических испытаний препаратов.

Вчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

Вчера, 15:36
3 минуты
Никита Шевцов

В регионе Внутренняя Монголия в Китае подтвердили вспышку бубонной чумы. Заразился уже третий человек за последний месяц.

Позавчера, 15:21
4 минуты
Илья Ведмеденко

Многоцелевой патрульный корабль Р 430 Paolo Thaon di Revel впервые вышел на ходовые испытания.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

Вчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

13 ноября
18 минут
Александр Березин

Гибель десятков человек от вейпинга объяснили витамином Е. Попробуем разобраться в странной истории о массовой болезни молодых вейперов.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

Вчера, 10:51
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: