Гиперактивные иммунные клетки ускоряют заболевание клапана сердца: исследование
Иллюстрация, показывающая путь иммунных клеток через здоровый аортальный клапан (слева) и стенотический аортальный клапан (справа). Кредит: Университет RMIT

Новое исследование с использованием технологии «орган-на-чипе» показывает, как гиперактивные иммунные клетки усугубляют болезнь клапанов сердца и как эта потенциально опасная гиперактивность потенциально может контролироваться.

Стеноз аортального клапана является наиболее распространенным типом заболевания сердечного клапана у пожилых людей и поражает более одного из восьми человек в возрасте старше 75 лет. При отсутствии лечения он имеет более высокую смертность, чем большинство раковых заболеваний.

Состояние обычно вызывается дегенерацией и утолщением аортального клапана, что сужает отверстие клапана и уменьшает кровоток. Клетки крови, которые должны проходить через узкий клапан, подвергаются интенсивной силе трения, известной как напряжение сдвига.

Команда австралийских исследователей и клиницистов намеревалась исследовать влияние этого напряжения сдвига на лейкоциты — ключевые игроки в первой линии защиты нашей иммунной системы.

Они обнаружили, что постоянное напряжение сдавливания через узкий аортальный клапан активирует эти клетки, что приводит к вредному воспалению, которое ускоряет прогрессирование аортального стеноза.

Команда определила потенциальную лекарственную мишень, точно указав рецептор, который контролирует гиперактивность лейкоцитов.

Исследование, проведенное Университетом RMIT и Институтом сердца и диабета Бейкера, опубликовано в ведущем международном сердечно-сосудистом журнале Циркуляция.

Со-главный исследователь доктор Сара Баратки сказала, что исследование объединило клиническую работу, такую ​​как образцы крови и измерения клапана, с лабораторными экспериментами, использующими технологию «орган на чипе», которая копировала патологические состояния внутри аортального клапана.

«У кого-то с тяжелым стенозом аортального клапана циркулирующие клетки крови испытывают сильное напряжение сдвига около 1500 раз в день», — говорит Баратки, научный сотрудник ARC DECRA и старший преподаватель RMIT.

«Теперь мы знаем, что эта постоянная сила трения делает лейкоциты гиперактивными. Если мы сможем остановить этот воспалительный ответ, мы можем надеяться на замедление заболевания.

«Та же технология» орган на чипе «, которая помогла нам сделать эти открытия, также позволит нам легко тестировать потенциальные лекарства для лечения этого вредного иммунного ответа».

Со-главный исследователь доктор Карлхайнц Питер, заместитель директора по фундаментальным и трансляционным исследованиям в Институте сердца и диабета Бейкера, сказал, что исследование помогло объяснить, почему стеноз аортального клапана может резко ухудшиться, часто в течение нескольких месяцев.

«Чем меньше сужение, тем больше активируются воспалительные клетки, а затем они ускоряют заболевание», — сказал Питер.

«Наше исследование также показывает, что замена клапана — либо посредством операции на открытом сердце, либо через чрескожный подход на основе катетера — не только улучшает кровоток, но и действует как противовоспалительная мера. Последнее является новым и центрально важным открытие «.

Под давлением: как было проведено исследование

Замена аортального клапана является наиболее эффективным средством лечения тяжелого стеноза аортального клапана.

Гиперактивные иммунные клетки ускоряют заболевание клапанов сердца: исследование
Иллюстрация технологии орган-на-чипе, использованной в исследовании, которая воспроизводила условия напряжения сдвига, которые испытывают иммунные клетки при прохождении через стеноз аортального клапана. Кредит: Университет RMIT

Для исследования ученые сравнили иммунные клетки, взятые у 24 пациентов, до и после замены.

Они также разработали микрофлюидную систему орган-на-чипе для воспроизведения условий внутри аортального клапана, до и после замены.

Это позволило исследователям точно оценить, как клетки реагировали на изменения напряжения сдвига.

Команда сосредоточилась на самых больших циркулирующих клетках — типе белых кровяных клеток, известных как моноциты, — поскольку они испытывают наибольшее напряжение сдвига при прохождении через узкий аортальный клапан.

Важно отметить, что эти клетки, как известно, являются центральными факторами патологии аортального стеноза, но до сих пор неясно, как изменения в динамике кровотока влияют на иммунный ответ.

Теперь исследователи могут подтвердить, что высокое напряжение сдвига активирует множество функций лейкоцитов.

Мембранный белок, известный как «Пьезо-1», был идентифицирован как механорецептор, в первую очередь ответственный за активацию этих функций, что делает его потенциально лекарственной мишенью.

Исследование также впервые выявило, что замена аортального клапана оказывает противовоспалительное действие, расширяя известные терапевтические преимущества процедуры.

Питер сказал, что также известно, что моноциты играют роль в атеросклерозе, где кровоток затруднен из-за образования налета холестерина в стенке артерии.

«Препарат, нацеленный на пьезо-1, потенциально может применяться для замедления прогрессирования стеноза аортального клапана, а также для лечения атеросклероза», — сказал он.

Экспериментальная техника: орган на чипе

Технология Organ-on-a-chip основана на микрофлюидных чипах. Это прозрачные устройства размером с почтовую марку, которые содержат множество миниатюрных каналов, клапанов и насосов для воспроизведения биофизических и биохимических свойств человеческого органа.

Для этого исследования исследователи разработали устройство для имитации условий напряжения сдвига, которые испытывают иммунные клетки при прохождении через стенозирующий аортальный клапан — эффективно создавая аортальный стеноз на чипе.

Технология, разработанная в самом современном исследовательском центре микро-нано-технологий RMIT, была разработана и внедрена многопрофильной исследовательской группой по механобиологии и микрофлюидике.

Группа объединяет инженеров-медиков из Школы инженерии и механобиологов и иммунологов в Школе здравоохранения и биомедицинских наук.

«С помощью этой технологии мы можем тщательно имитировать как здоровые, так и больные органы в организме, при очень низких затратах и ​​в строго контролируемой экспериментальной среде», — сказал Баратки.

«Мы можем создавать модели для имитации различных ситуаций потока и определения целей лекарств, которые, как мы надеемся, в будущем могут снизить или даже заменить потребность в моделях на животных».




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *