«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.

3 026
Выбор редакции

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.

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.

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.


Наука

Naked Science Facebook VK Twitter
3 026

Комментарии
Аватар пользователя count Zero
38 мин
Пелевин, пффф....и этот кадр еще называет классику...
42 мин
Дорогой ты наш диванный воен почитай лучше Пелевина он...
Аватар пользователя count Zero
52 мин
Вырезают раковую ОПУХОЛЬ, малограмотный кремлебот:)...
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку