Remiantis rezultatais, paskelbtais IN, naujasis „Northwestern Medicine“ tyrimas kelia iššūkį ilgalaikėms prielaidoms apie lėtinę obstrukcinę plaučių ligą (LOPL) Klinikinių tyrimų žurnalas.
LOPL, pagrindinė mirties ir negalios priežastis visame pasaulyje, tradiciškai suprantama kaip būklė, pažymėta negrįžtamo oro srauto obstrukcija ir plaučių audinių pažeidimais. Tačiau tyrėjai dabar nustatė, kad lėtinė hiperkapnija – padidėjo anglies dioksido (CO₂) kiekis kraujyje – gali aktyviai pakeisti plaučių struktūras ir pabloginti ligos rezultatus.
Nauji išvados rodo, kad padidėjęs anglies dioksido lygis gali būti ne tik ligos, bet ir pagrindinio jo progreso padarinys, sakė, kad Ph.D. Masahiko Shigemura, chirurgijos tyrimų docento padėjėjas, padalijantis krūtinės ląstos chirurgiją, kuris buvo pirmasis ir atitinkamas tyrimo autorius.
„Anglies dioksidas tradiciškai buvo vertinamas kaip tiesiog kvėpavimo atliekų produktas“, – teigė Shigemura. „Dėl šios priežasties padidėjęs CO₂ kraujyje – tai, ką mes vadiname hiperkapnija – dažnai buvo toleruojami pacientams, sergantiems plaučių liga, kaip klinikinės strategijos, vadinamos leistinu hiperkapnija, dalis. Mūsų grupė šiaurės vakarų šiaurės vakaruose buvo iššūkis.”
Eksperimentų metu, naudojant peles ir žmogaus plaučių audinį, mokslininkai paveikė aukštą CO₂ lygį normaliomis deguonies ir pH sąlygomis. Remiantis tyrimu, net be uždegimo ar audinių sunaikinimo požymių plaučiai parodė reikšmingus struktūrinius pokyčius. Tai apėmė kvėpavimo takų lygiųjų raumenų sustorėjimą, padidėjusį tarpląstelinės matricos (ECM) nusėdimą ir kraujagyslių rekonstravimo požymius, visus LOPL požymius.
Šie pokyčiai atsirado ne dėl padidėjusio ląstelių proliferacijos, o esamų ląstelių hipertrofijos ar padidėjimo. Plaučių fibroblastai, veikiami aukšto CO₂, taip pat pradėjo panašėti į miofibroblastus – ląstelių tipą, susijusį su fibroze ir audinių sustingimu. Genetinė analizė atskleidė, kad CO₂ ekspozicija sukėlė su ECM susijusių genų ekspresiją, įskaitant LTBP2, žinomą miofibroblastų aktyvumo žymeklį.
Norėdami patikrinti šių išvadų svarbą žmonėms, mokslininkai išaugino tikslias plaučių pjūvius iš sveikų donorų ir pacientų, sergančių LOPL hiperkapninėmis sąlygomis. LOPL mėginiai parodė dar ryškesnį rekonstravimą, padidėjus lygiųjų raumenų storiui ir kolageno nusėdimui.
Tyrimo metu nustatyta, kad šie CO₂ sukelti pokyčiai bent iš dalies buvo grįžtami. Pelės grįžo į normalų orą po to, kai CO₂ ekspozicija parodė sumažėjusį raumenų sustorėjimą ir ECM kaupimąsi, o tai rodo, kad terapinės strategijos, kuriomis siekiama sumažinti CO₂ lygį, pavyzdžiui, neinvazinę ventiliaciją, galėtų padėti sušvelninti plaučių pažeidimus.
„Kartu šios išvados pabrėžia CO₂ ne tik kaip šalutinį kvėpavimo produktą, bet ir kaip aktyvų plaučių ligos variklį, kuris galėtų būti nukreiptas į būsimą terapiją“,-teigė Shigemura.
Tyrimas padidina didėjantį CO₂ kaip bioaktyviųjų dujų, turinčių signalizacijos savybes, atpažinimą, o ne pasyvų kvėpavimo takų disfunkcijos šalutinį produktą.
Amerikos krūtinės ląstos draugija ir Europos kvėpavimo takų draugija paskelbė klinikinės praktikos rekomendacijas 2019 ir 2020 m., Rekomenduojant naudoti neinvazinę ventiliaciją stabiliems LOPL sergantiems pacientams, sergantiems hiperkapnija. Nors žinoma, kad ši intervencija pagerina klinikinius rezultatus, pagrindiniai biologiniai mechanizmai išlieka nevisiškai suprantami. Rezultatai suteikia mechanistinę paramą šioms terapinėms strategijoms, sakė Shigemura.
„Vienas iš labiausiai stebinančių išvadų buvo struktūriniai pokyčiai, kuriuos matėme plaučių kraujagyslėse. Tai rodo, kad hiperkapnija taip pat gali turėti įtakos plaučių hipertenzijos vystymuisi, o tai nebuvo kažkas, ką iš pradžių išsiaiškinome mokytis”, – teigė Shigemura.
Tyrimas taip pat turi įtakos sveikatos apsaugai veiksniams, sakė Shigemura.
„Nors atmosferos CO₂ lygis yra daug mažesnis nei žmogaus kūne, jie stabiliai laipioja. Žmogaus veikla yra pagrindinis variklis, tačiau natūralūs įvykiai, tokie kaip vulkaniniai išsiveržimai ir gaisrai, taip pat gali sukelti vietinius smaigalius. Šis kylanti CO₂ ne tik degalų pokyčiai-tai taip pat gali sukelti ilgalaikę žmonių sveikatą”.
„Mūsų darbas pabrėžia, kad padidėjęs CO₂ gali būti nepakankamai įvertintas rizikos veiksnys – tas, kuris daro įtaką ne tik pacientams, sergantiems plaučių liga, bet ir potencialiai žmonių, gyvenančių skirtingoje aplinkoje.”