Znajdź zawartość

Po raz pierwszy wykazano, że tkanka tłuszczowa gromadzi się w ścianie dróg oddechowych, zwłaszcza jeśli ktoś ma nadwagę albo jest otyły. Naukowcy od jakiegoś czasu wiedzą, że osoby z nadwagą czy otyłością częściej cierpią np. na astmę. Przyczyny tego zjawiska nie były jednak w pełni wyjaśnione. Najnowsze badanie, którego wyniki ukazały się w European Respiratory Journal, sugerują, że dzieje się tak, gdyż tkanka tłuszczowa zmienia budowę dróg oddechowych. Nasz zespół bada budowę w obrębie płuc i sprawdza, w jaki sposób jest ona zmieniona u pacjentów z chorobami dróg oddechowych. Analizując próbki płuc, spostrzegliśmy tkankę tłuszczową, która nadbudowała się w ścianie dróg oddechowych. Chcieliśmy więc sprawdzić, czy ta akumulacja koreluje z wagą ciała - opowiada John Elliot z Sir Charles Gairdner Hospital w Perth. Australijczycy badali pośmiertne próbki tkanki, które przekazano do badań naukowych i przechowywano w Airway Tissue Biobank. Analizowano próbki pochodzące od 52 osób; 1) 15 nie miało astmy, 2) 21 miało, ale zmarło z innej przyczyny, a 3) 16 zmarło właśnie z powodu astmy. Dzięki barwieniu można było zidentyfikować obecność i ocenić ilość tkanki tłuszczowej w 1375 kanałach oddechowych. Uzyskane dane porównywano ze wskaźnikiem masy ciała (BMI) danego człowieka. Okazało się, że tkanka tłuszczowa akumuluje się w ścianie dróg oddechowych, a jej ilość zwiększa się ze wzrostem BMI. Wg naukowców, wzrost ten zmienia budowę dróg oddechowych (remodeluje je) i prowadzi do zapalenia płuc. Jak donoszą Elliot i inni, BMI wynosiło od 15 do 45 i było większe w 2. grupie. Tkankę tłuszczową identyfikowano w ścianie dużych kanałów oddechowych (w warstwie pod mięśniami gładkimi). Rzadko widywano ją za to w drobnych kanalikach. We wszystkich grupach powierzchnia tkanki tłuszczowej korelowała dodatnio z BMI i grubością ścian dróg oddechowych. Nadwagę lub otyłość powiązano już z astmą czy gorszymi objawami astmy. Naukowcy sugerowali, że związek ten można wyjaśnić bezpośrednim uciskiem nadmiernej wagi na płuca albo ogólnym wzrostem stanu zapalnego [...]. Opisywane badanie sugeruje, że w grę wchodzi jeszcze inny mechanizm. Odkryliśmy bowiem, że nadmiar tłuszczu akumuluje się w ścianie dróg oddechowych [...] i wydaje się zwiększać stan zapalny w płucach. Sądzimy, że pogrubienie ściany dróg oddechowych ogranicza przepływ powietrza do i z płuc, co przynajmniej częściowo wyjaśnia wpływ na symptomy astmy. Australijczycy szukają nowych metod badania i oceny ilości tkanki tłuszczowej w płucach. Zależy im na potwierdzeniu związku z chorobami oddechowymi i sprawdzeniu, czy schudnięcie daje korzystne efekty. « powrót do artykułu

Amerykańska pulmonolog dr Barbara Stewart odkryła anomalię w budowie dolnych dróg oddechowych, która być może pozwoli wcześniej wykrywać zaburzenia ze spektrum autyzmu (ang. Autism Spectrum Disorder, ASD). Wada wydaje się występować wyłącznie u osób chorych. Podczas wszystkich wykonanych przeze mnie bronchoskopii nigdy nie widziałam tej anomalii u dzieci, które nie byłyby autystyczne. Wydaje się, że to rozstrzygający marker dla autyzmu i zaburzeń ze spektrum autyzmu - podkreśla Stewart. Lekarka badała 49 dzieci z ASD poniżej 18. r.ż., które trafiły do Nemours Children's Clinic w Pensacola z niereagującym na leczenie kaszlem. Podczas bronchoskopii okazało się, że górne drogi oddechowe miały prawidłową budowę, jednak w obrębie wewnątrzpłucnego drzewa oskrzelowego (poniżej oskrzeli głównych) występowała charakterystyczna anomalia, nazwana przez Stewart dubletami. Dublet pojawia się, gdy występują bliźniacze rozgałęzienia zamiast jednego; są one idealnie symetryczne [z jednego odgałęzienia po obu stronach wychodzą więc po dwa kolejne odgałęzienia zamiast jednego]. U osób z dubletami w dolnych drogach oddechowych mogą występować podwyższone opory oddechowe (typowe np. dla astmy), co w pewnym stopniu wyjaśnia, czemu często dzieci z ASD nie mają najlepszej kondycji fizycznej. Dr Stewart podkreśla, że na razie jest zbyt wcześnie, by uczynić z bronchoskopii metodę badania przesiewowego. Wg niej, lepiej skupić się na przyczynach zaobserwowanej wady rozwojowej i zastanowić się nad ewentualnymi uwarunkowaniami genetycznymi dubletów.

Najprostszym sposobem na wywołanie oporności bakterii na antybiotyk jest eksponowanie ich na rosnące dawki danego środka. U pacjentów cierpiących na mukowiscydozę, zwaną także zwłóknieniem torbielowatym (ang. cystic fibrosis - CF), oporność może jednak rozwinąć się w sposób niezależny od kontaktu z lekami. Jak do tego dochodzi, wyjaśniają badacze z University of Washington. Przyczyną zwiększonej podatności pacjentów cierpiących na CF na infekcje jest zaleganie w drogach oddechowych gęstego śluzu, utrudniającego usuwanie ciał obcych. Sama obecność bakterii nie wyjaśnia jednak przyczyn ich narastającej oporności na antybiotyki. Chcąc rozwiązać tę zagadkę, badacze kierowani przez dr. Lucasa Hoffmana poddali analizie genetycznej potencjalnie chorobotwórcze bakterie Pseudomonas aeruginosa pobrane od chorych na mukowiscydozę. Przeprowadzone badania wykazały, że u bakterii żyjących w gęstym, ubogim w tlen śluzie dochodzi wyjątkowo często do mutacji w genie o nazwie lasR. Zmiana ta ułatwia bakteriom przeżycie w warunkach obniżonej dostępności tlenu i jednocześnie pozwala im na pozyskiwanie energii z azotanów, zawartych w wydzielinie w znacznej ilości. Jak wykazał zespół dr. Hoffmana, ubocznym efektem mutacji w lasR jest spadek podatności P. aeruginosa na stres oksydacyjny, czyli uszkodzenie przez nadmiar wolnych rodników pojawiających się we wnętrzu komórki. W związku z faktem, że dwa antybiotyki stosowane często do zwalczania tej bakterii - tobramycyna oraz ciprofloksacyna - działają m.in. poprzez wywołanie stresu oksydacyjnego, badacze wyjaśnili tym samym przyczyny spadku lekowrażliwości. Mówiąc najprościej, u chorych na CF bakterie mogą wykształcić oporność "drogą okrężną", tzn. poprzez przebywanie w środowisku sprzyjającym istnieniu mutacji w genie lasR. To dość zaskakujące odkrycie, gdyż wcześniej wydawało się, że spadek podatności na daną substancję można wywołać wyłącznie poprzez ekspozycję na nią lub poprzez bezpośrednią modyfikację genomu bakterii. Zdaniem dr. Hoffmana P. aeruginosa mogą nie być jedynym patogenem zdolnym do podobnej przemiany. Potwierdzenie tej hipotezy wymaga jednak przeprowadzenia dalszych badań.

W papierosach często występują bakterie, w tym bakterie chorobotwórcze – twierdzą po zakończeniu międzynarodowych badań Amy Sapkota z University of Maryland oraz jej współpracownicy z Ecole Centrale de Lyon (Environmental Health Perspectives). Naukowcy podkreślają, że w ramach ich studium po raz pierwszy ustalono, że papierosy same w sobie mogą stanowić bezpośrednie źródło szerokiego spektrum patogenów, groźnych zarówno dla palaczy, jak i dla osób narażonych na bierne palenie. Tak jak przypuszczaliśmy, badane przez nas dostępne w handlu papierosy były pełne bakterii, jednak nie spodziewaliśmy się, że znajdziemy tak wiele groźnych dla ludzkiego zdrowia. Jeśli organizmy te mogą przetrwać proces spalania – a wierzymy, że mogą – będą się prawdopodobnie przyczyniać do chorób zakaźnych i przewlekłych zarówno u czynnych, jak i biernych palaczy. Dlatego tak krytyczne jest zdobycie kolejnych informacji nt. flory bakteryjnej papierosów, używanych przez ponad miliard ludzi na świecie. Wcześniejsze badania polegały na pobieraniu próbek papierosów i sprawdzaniu, jakie bakterie uda się z nich wyhodować. Sapkota i inni poszli jednak o krok dalej i posłużyli się analizą mikromacierzy DNA, by określić tzw. bakteryjny metagenom, czyli bakteryjny materiał genetyczny obecny w testowanych papierosach. Dzięki temu okazało się, że w produktach tytoniowych występują tak różne organizmy, jak bakterie glebowe i bakterie chorobotwórcze. Po raz pierwszy udowodniono, że liczba mikroorganizmów w papierosach może dorównywać liczbie występujących w nich związków chemicznych. W jednym papierosie zidentyfikowano kilkaset gatunków bakterii, a eksperci wierzą, że dalsze testy wykażą, że w rzeczywistości jest ich jeszcze więcej. Nie zaobserwowano znaczącej zmienności w zakresie różnorodności bakterii żyjących w 4 analizowanych markach: Kool Filter Kings, Lucky Strike Original Red, Marlboro Red i Camel. We wszystkich testowanych papierosach odkryto Gram-dodatnie bakterie z rodzaju Acinetobacter (mogą one wywoływać zakażenia krwi i choroby płuc), laseczki Bacillus, bakterie z rodzaju Burkholderia (niektóre odpowiadają za infekcje dróg oddechowych), Gram-dodatnie bakterie z rodzaju Clostridium (mogą powodować zatrucia pokarmowe i infekcje płuc), pałeczki Klebsiella oraz pałeczki ropy błękitnej Pseudomonas aeruginosa. Wiedząc to, naukowcy zamierzają sprawdzić, jaką rolę odgrywają te mikroorganizmy w chorobach związanych z używaniem tytoniu. Czy na pewno przeżywają spalanie i kolonizują potem drogi oddechowe? Niektóre z wcześniejszych studiów sugerują, że tak się dzieje, ponieważ w drogach oddechowych palaczy występuje więcej bakteryjnych patogenów. Nie da się jednak wykluczyć, że palenie osłabia odporność, a bakterie pochodzą ze środowiska, a nie z tytoniu.

Naukowcy z Wolnego Uniwersytetu w Brukseli opracowali metodę, która pozwala na ukierunkowanie procesu różnicowania embrionalnych komórek macierzystych w sposób niezależny od chemicznych czynników wzrostowych uznawanych za niezbędne dla zajścia tego zjawiska. Jak wykazali, w drogach oddechowych różnicowanie może zachodzić spontanicznie w reakcji na bodźce fizyczne charakterystyczne dla tej lokalizacji. Swój eksperyment badacze z belgijskiej uczelni rozpoczęli od standardowej hodowli embrionalnych komórek macierzystych (ang. embryonic stem cells - ESC). W tym celu umieszczono je na porowatej membranie, pod którą znajdowały się tzw. komórki karmiące (ang. feeder cells), których zadaniem było dostarczanie ESC substancji niezbędnych do ich wzrostu (nie wywoływały one jednak różnicowania w komórki dojrzałe). Powierzchnię membrany zalano z kolei specjalną pożywką zawierającą dodatkowe czynniki stymulujące przemianę w dojrzałe komórki dróg oddechowych. Tak przygotowane komórki hodowano przez cztery dni, podczas których co 24 godziny dodawano świeżej pożywki. Po zakończeniu pierwszego etapu eksperymentu pożywkę znad membrany usunięto, zaś ESC wystawiono na działanie powietrza przy zachowaniu dopływu płynu i czynników wytwarzanych przez komórki karmiące. Miało to symulować środowisko dróg oddechowych, w którym dojrzewające komórki z jednej strony mają kontakt z powietrzem, a z drugiej - z krwią. Po 25 dniach ekspozycji na powietrze w naczyniu stwierdzono obecność komórek wyraźnie różnicujących się w kierunku elementów nabłonka dróg oddechowych. Podobnego zjawiska nie zaobserwowano w naczyniach kontrolnych, w których nad membraną zamiast powietrza znajdowała się płynna pożywka bez składników stymulujących różnicowanie. Oznacza to, że czysto fizyczny czynnik, jakim jest kontakt z powietrzem, może zastąpić mieszankę chemicznych stymulatorów różnicowania i uruchomić program przekształcania się ESC w komórki dojrzałe. Przeprowadzone doświadczenie jest nie tylko jedną z pierwszych udanych prób stymulacji komórek macierzystych do różnicowania za pomocą czynników fizycznych. Przede wszystkim dostarcza ono ważnych informacji na temat procesów decydujących o powstaniu nabłonka dróg oddechowych. Wiedza ta może się więc przydać m.in. podczas leczenia wielu chorób układu oddechowego.

Większość z nas wprost nie znosi gorzkich pokarmów. Nic dziwnego - wykrywanie ich jako nieprzyjemne w smaku to forma samoobrony organizmu przed zatruciem. Co ciekawe jednak, receptory identyczne z tymi występującymi w "gorzkich" kubkach smakowych występują także w... drogach oddechowych. Zaskakującego odkrycia dokonali naukowcy z Uniwersytetu Iowa. Jak wynika z przeprowadzonych przez nich badań, białko pełniące na języku funkcję receptora dla smaku gorzkiego występuje także w układzie oddechowym, na powierzchni rzęsek wyściełających go komórek nabłonkowych. W przeciwieństwie do swojego odpowiednika występującego we wnętrzu kubków smakowych, receptor zlokalizowany na rzęskach nie jest bezpośrednio połączony z układem nerwowym. Wykrycie "gorzkich" substancji nie wywołuje więc nieprzyjemnego doznania smakowego. Zamiast tego, jego aktywacja wywołuje natychmiastowe wzmożenie ruchu rzęsek. Efektem jest przyśpieszone usuwanie ciał obcych osiadających na powierzchni dróg oddechowych. Badania przeprowadzone na Uniwersytecie Iowa są pierwszymi, w których udało się udowodnić zdolność układu oddechowego do oceny składu chemicznego wdychanego powietrza. Dotychczas uważano, że reakcja obronna rzęsek jest wywołana nie przez rodzaj substancji zawartych w powietrzu, lecz przez ich charakter fizyczny (czyli np. wielkość drobin pyłu) lub destruktywny wpływ na tkanki (np. w przypadku wdychania substancji żrących). Zdobyta wiedza tłumaczy także, dlaczego uszkodzone drogi oddechowe nie radzą sobie z usuwaniem szkodliwych substancji. Wszystko wskazuje na to, że uszkodzenie rzęsek utrudnia wykrywanie szkodliwych substancji, przez co reakcja układu oddechowego obronna ulega osłabieniu, co naraża go na kolejne uszkodzenia itd. Mamy więc do czynienia z klasycznym "efektem kuli śniegowej".

Pacjenci z astmą stosują przeważnie inhalatory ciśnieniowe z dozownikiem, ale często wytwarzają one duże krople leku, które pozostają w górnych drogach oddechowych, nie docierając do miejsca przeznaczenia. Dlatego też Australijczycy z Monash University w Clayton skonstruowali urządzenie wyglądające jak zegarek, wykorzystujące mechanizm przypominający małe trzęsienie ziemi (Lab on a Chip). Leslie Yeo wyjaśnia, że starsi lub poważniej chorzy pacjenci mogą korzystać z tzw. nebulizerów. Dzięki nim do płuc dociera więcej leku. Bazują one na wprowadzaniu strumienia skompresowanego powietrza do próbki roztworu. Wytwarza się wtedy aerozol. Nowsze modele tego typu urządzeń wyposażono nawet w drgającą płytkę, która przepuszcza preparat przez rodzaj siatki, generując krople tej samej wielkości. Stosowane dotąd nebulizery są jednak duże i nieporęczne, a oczka siatki szybko się zapychają. Z tego powodu Yeo i zespół skonstruowali nowe urządzenie. Wytwarza ono tak drobne krople, że aż 70% dawki leku przechodzi przez układ oddechowy, sięgając płuc. To bardzo dużo, zważywszy, że nebulizery zapewniały zaledwie 30-proc. skuteczność. W wynalazku Australijczyków na płytce z niobanu litu (LiNbO3) umieszczono aluminiowo-chromowe paski (palce) o szerokości kilkudziesięciu mikrometrów. Wafel jest piezoelektrykiem, co oznacza, że przetwarza mechaniczny ruch na napięcie elektryczne i na odwrót. Gdy przez palce przepuszcza się oscylacyjny sygnał elektryczny, płytka drga i wytwarza się fala powierzchniowa. Przypomina to sposób, w jaki podczas trzęsienia ziemi drgania przemieszczają się przez skorupę naszej planety. Ekipa Yeo umieściła na powierzchni drgającej płytki niewielką ilość leku. Dostrojono natężenie sygnału elektrycznego (a więc trzęsienia), by powstawały krople określonych rozmiarów. Udało się uzyskać krople o przekroju mniejszym od 5 mikrometrów i stanowiły one aż 90% mgiełki. Testy urządzenia przeprowadzano na szklanym modelu ludzkich dróg oddechowych. Wkrótce rozpoczną się badania z udziałem owiec. W przyszłości tego typu aplikator mógłby być stosowany także do dostarczania szczepionek czy antybiotyków.

Jedną z typowych reakcji organizmu na infekcję wirusową jest wydzielanie w drogach oddechowych śluzu, którego zadaniem jest m.in. ułatwienie usuwania szkodliwych pozostałości wirusa z płuc. Wiele wskazuje jednak na to, że w niektórych sytuacjach proces ten może prowadzić do poważnych powikłań. O odkryciu informują naukowcy z Uniwersytetu Stanu Ohio. Jak tłumaczą, pogorszenie stanu zdrowia pacjentów zakażonych np. wirusem grypy wynika w dużym stopniu ze zdolności patogenu do osłabienia wchłaniania nadmiaru powstającej wydzieliny przez pęcherzyki płucne. Prowadzi to do niedotlenienia wielu tkanek organizmu, co może powodować znaczne pogorszenie ich kondycji. Mój pogląd jest taki, że jeśli ludzie umierają z powodu tego typu chorób, umierają, ponieważ nie mogą oddychać - ocenia dr Ian Davis, specjalista z zakresu weterynarii, główny autor studium. Dodaje: jeśli płuca nie działają prawidłowo, wóczas nie ma znaczenia, czy za tydzień od tego momentu [mowa o początku infekcji - przyp. red.] możesz wytworzyć odpowiedź immunologiczną i usunąć wirusa, bo nie możesz przetrwać tak długo, jeśli nie otrzymujesz dostatecznie dużo tlenu. Swoje wnioski zespół dr. Davisa opiera na serii eksperymentów na myszach. Badacze zakażali zwierzęta wysokimi dawkami wirusa grypy i oceniali zdolność ich organizmów do usuwania powstającego w płucach śluzu. Jako grupa kontrolna posłużyły zdrowe gryzonie. Aby zbadać skuteczność oczyszczania dróg oddechowych, naukowcy poddawali myszy znieczuleniu ogólnemu, a następnie podawali im równocześnie leki stymulujące wchłanianie śluzu oraz aplikowali wprost do dróg oddechowych roztwór jednego z białek. Po trzydziestu minutach oceniano stężenie proteiny w śluzie. Ponieważ ilość samego białka była stała (ciało myszy nie wytwarza go), jego stężenie w płynie zalegającym w płucach pozwalało na określenie, ile ubyło z nich czystej wody. Myszy zakażone najwyższymi dawkami wirusa grypy wykazywały dwa istotne, powiązane ze sobą objawy: zwiększenie ilości płynu w płucach oraz obniżenie zawartości tlenu we krwi. Usuwanie śluzu u zainfekowanych myszy było aż dwukrotnie słabsze, niż w grupie kontrolnej. W zdrowo funkcjonującym organizmie wydzielanie cieczy do światła dróg oddechowych jest procesem niezwykle przydatnym. Ułatwia ono przede wszystkim odkrztuszanie resztek wirusa, zanieczyszczeń oraz pozostałości po interwencji układu immunologicznego. W czasie infekcji płyn ten jest wytwarzany w pewnym nadmiarze, który jest następnie usuwany przez pęcherzyki płucne. Wiele wskazuje na to, że wirus grypy upośledza działanie tego ostatniego mechanizmu, powodując zaleganie nadmiaru śluzu w płucach i zmniejszenie wydajności wymiany gazowej. Jeżeli bakteria lub wirus wygrywa, zbierasz w swoich płucach coraz więcej płynu i stajesz się coraz bardziej chory. Jeżeli jednak jesteś w stanie je usunąć, wówczas wygrałeś, a ty zaczynasz dochodzić do siebie - podsumowuje dr Davis i zapowiada serię testów, których zadaniem będzie ocena skuteczności leków blokujących szkodliwy wpływ wirusa na usuwanie śluzu.