科学家可以改变粘液,让它更容易清楚,对肺有害限制?

对于健康的人来说,粘液是我们的朋友。陷阱潜在病原体所以我们的航空公司可以派遣的错误之前,他们对我们的肺造成伤害。但对于患有囊性纤维化等疾病(CF)和慢性阻塞性肺疾病(COPD),粘液可以太厚和粘性;咳嗽就可以不清楚。感染发展,导致严重的慢性疾病和过早死亡。现在,第一次,北卡罗来纳大学医学院和杜克大学的科学家们展示了为什么咳嗽通常无法撕裂粘液和气道粘膜。他们展示了如何减少粘液稀释剂和粘咳嗽可以成为治疗援助。

该发现发表在美国国家科学院院刊》上随着时间的推移,有助于解释如何CF危害肺部和强调了治疗的重要性,改变粘液足以给CF患者紧急救援。结合一系列从细胞生物学学科材料科学,研究人员建立了迄今为止最现实的实验系统进行测试的力学性能粘液呼吸道疾病,包括慢性阻塞性肺病、哮喘、影响数以百万计的人在美国。

“工具开发的这项研究将帮助我们测试策略来改善粘液间隙在几个重要的疾病清除失败,”主要作者布莱恩说按钮,博士,副教授,生物化学和生物物理学和成员的UNC囊性纤维化北卡莱罗纳大学教堂山分校研究和治疗中心。

资深作者迈克尔•鲁宾斯坦教授杜克大学的机械工程和材料科学,说,“我们测量了胶粘剂力量结合粘液气道粘膜和凝聚力量,团结粘液和识别几个代理显示承诺减少粘液的胶和粘性相互作用的强度。”

在健康的人,粘液是98%的水。行航空陷阱粒子,包括细菌和其他微生物,之前到达肺部。不到1%的普通粘液由长、粘,连锁的蛋白质称为黏蛋白,将其黏液凝胶状属性。CF、慢性支气管炎和其他“muco-obstructive”疾病特性粘液粘性和弹性大大超过正常,几乎类似凝胶因为它富含黏蛋白。例如,在CF粘液,黏蛋白的数量跃升至10%,水量减少到79%。尽管CF粘液仍主要是水,即使是小的变化对粘液粘弹性粘蛋白含量会有戏剧性的影响。

通常,咳嗽反射产生的高速气流从气道粘膜撕裂粘液和撕裂它,在同一时间。但是科学家们从来没有完全理解为什么咳嗽未能清除粘液muco-obstructive CF等疾病。鲁宾斯坦的理论工作的指导下,长期在2018年加入公爵之前就读于北卡罗来纳大学教堂山分校的研究员,北卡罗来纳大学的研究人员开发了一个复杂的系统测试所需的机械力量驱逐和骨折正常CF-type粘液。

科学家们第一次从移植患者的肺部和呼吸道之细胞培养实验室的菜肴。这些细胞产生了他们自己的黏液层。按钮说:“他们看起来就像微缩版本的一个真正的气道粘膜。”

因为粘液是一个很“软”凝胶,研究人员开发出一种技术来嵌入小网格,坚定地绑定到粘液。这个网然后通过丝线连接到电动机的力传感器量化所需的力拉,眼泪鼻涕。这使得他们测试胶粘剂和粘液的凝聚力量。他们可以比较这些力量在正常粘液和CF粘液。

“我们发现粘液胶和粘聚力显著增加,当水黏蛋白的比值高于正常,”按钮。“在CF粘液,这些力量超过咳嗽产生的力量。这意味着咳嗽会大大减少清除粘液的能力。”

北卡罗来纳大学和杜克大学的研究人员也使用这个实验设置为测试两种流行的CF治疗的疗效在CF黏液的性质。treatment-inhaled盐水和食盐水(比水体内咸)-增加了水分在粘液稀释剂。其他类型的treatments-so-called黏液溶解的“therapies-make粘液减少粘性和弹性解剖或分离粘蛋白分子减少他们坚定粘液的能力。研究小组发现,这两种类型的治疗工作在CF粘液减少胶和粘聚力。

”这些类型之一,对患者的治疗应该帮助,”按钮。”但其影响是附加的,所以它可能是更好的将两者结合起来。和我们的研究表明,这种方法能够使咳嗽成为有利于这些病人,就像我们当我们战斗那么严重疾病,如病毒。”

研究人员现在计划使用他们的实验系统研究的性质粘液和其他呼吸道疾病治疗的影响。