Pirmą kartą mokslininkai gali tiesiogiai palyginti įvairius sužalojimus, kuriuos mechaninė ventiliacija sukelia plaučių ląstelėms.
Naujame tyrime, naudojant Ohajo valstijos universitete sukurtą ventiliatoriaus ant lusto modelį, mokslininkai nustatė, kad šlyties įtempis dėl oro maišelių griūties ir vėl atsidarymo yra žalingiausias žalos tipas.
Šis miniatiūrinis „organų ant lusto“ modelis imituoja ne tik plaučių pažeidimą mechaninės ventiliacijos metu, bet ir taisymą bei atsigavimą žmogaus ląstelėse realiu laiku, sakė vienas iš pagrindinių autorių, mokslų daktaras, profesorius Samiras Ghadiali. ir Ohajo valstijos biomedicinos inžinerijos pirmininkas.
„Pradinė žala yra grynai fizinė, tačiau po to vykstantys procesai yra biologinio pobūdžio, o tai, ką darome su šiuo prietaisu, sujungia abu“, – sakė Ghadiali.
Komanda tikisi, kad prietaisas taip pat padės ieškant gydymo būdų, kaip išgydyti ventiliatoriaus sukeltą plaučių pažeidimą.
„Tai yra svarbi pažanga šioje srityje, kuri, tikiuosi, leis geriau suprasti, kaip plaučių pažeidimai vystosi mechaniškai ventiliuojamiems pacientams, ir nustatyti terapinius tikslus, kad galėtume duoti vaistų, kurie apsaugotų nuo tokio pobūdžio sužalojimų arba gydytų, kai tai atsitiks. “, – sakė vienas iš vadovų Joshua Englert, MD, Ohajo valstijos universiteto Wexner medicinos centro plaučių, kritinės priežiūros ir miego medicinos docentas.
Tyrimas neseniai buvo paskelbtas žurnale Laboratorija ant lusto.
Ventiliatoriai gelbsti pacientų, turinčių sunkių kvėpavimo problemų, susijusių su liga ar traumomis, gyvybes, tačiau jau seniai žinoma, kad plaučius veikiamos mechaninės jėgos taip pat gali sužaloti. Dėl ląstelių lygio pažeidimo barjeras tarp mažyčių oro maišelių ir kapiliarų, pernešančių kraują, gali tapti nesandarus, todėl gali kauptis skysčiai, trukdantys deguoniui patekti į plaučius.
Ypatinga vertė yra lusto ventiliatoriaus realaus laiko ląstelių pokyčių, turinčių įtakos to barjero vientisumui, matavimas, kurį įgalina naujoviškas požiūris: žmogaus plaučių ląstelių auginimas ant sintetinės nanopluošto membranos, imituojančios sudėtingą plaučių matricą. Tyrėjai teigia, kad tai yra arčiau autentiškos ventiliuojamų plaučių mikroaplinkos nei bet kuri iki šiol buvusi panaši plaučių lustų sistema.
Prietaisas matuoja trijų tipų mechaninio įtempimo poveikį barjero vientisumui: plaučių ląstelių tempimą nuo per didelio išsipūtimo, padidėjusį spaudimą plaučių ląstelėms ir ciklinį oro maišelių kolapsą bei pakartotinį atsidarymą.
Eksperimentai parodė, kad dėl per didelio oro kiekio pripūtimo ir cikliško oro maišelių griuvimo bei pakartotinio atsidarymo barjeras tapo nesandarus, tačiau ląstelės galėjo greičiau atsigauti nuo per didelio pripūtimo nei nuo pasikartojančio oro maišelių atidarymo ir uždarymo.
Englert teigė, kad žlugimas ir vėl atsidarymas gali būti problemiškesnis, nes dėl to skystis plaučiuose juda, todėl ląstelės patiria didelį šlyties įtempį.
„Tikrai nebuvo daug duomenų, kurie leistų palyginti tas dvi žalingas jėgas toje pačioje sistemoje“, – sakė jis. „Tačiau dabar pirmą kartą galime naudoti tą patį prietaisą su tomis pačiomis ląstelėmis ir sukelti abiejų tipų sužalojimus ir pamatyti, kas atsitiks. Mūsų duomenys rodo, kad nė vienas iš jų nėra geras, jie abu yra žalingi, bet žlugimas ir Atrodo, kad pakartotinis atidarymas yra sunkesnis ir apsunkina atsigavimą.
Ghadiali sakė, kad šis atradimas demonstravo modelio rafinuotumą.
„Ilgą laiką žinojome, kad griūtis ir atsidarymas yra gana žalinga jėga, bet niekada negalėjome to išmatuoti realiu laiku“, – sakė jis. „Dabar, kai žinome, kad žlugimas ir pakartotinis sužalojimas įvyksta daug greičiau ir užtrunka daug laiko atsigauti, planuojame naudoti ventiliatorių su mikroschema, kad išsiaiškintume, kaip išvengti šios traumos ir (arba) pagerinti remontą.
Kiti žingsniai apima ligų, tokių kaip pneumonija ir trauminiai sužalojimai, kuriuos patyrė ICU pacientai, modeliavimą kartu su mechaniniu poveikiu.
„Mes esame pradiniame kai kurių tų modelių kūrimo etape, šiek tiek gilindamiesi į ICU pacientų plaučių pažeidimo sudėtingumą“, – sakė Englert. „Šis modelis yra platforma, kuria galime remtis.
Ghadiali ir Englert, taip pat Ohajo valstijos Deiviso širdies ir plaučių tyrimų instituto tyrėjai, pripažino pirmąja rašytoja Basia Gabela-Zuniga, kuri neseniai gavo daktaro laipsnį. biomedicinos inžinerijoje, užbaigus projektą, ir pripažino inžinerijos koledžo bendraautorių Heather Powell ir Natalijos Higuita-Castro indėlį. Papildomi bendraautoriai buvo Vasudha Shukla ir Christopheris Bobba iš Ohajo valstijos.