Para las personas sanas, el moco es nuestro amigo. Atrapa los posibles patógenos para que nuestras vías respiratorias puedan enviar insectos desagradables antes de que causen daño a nuestros pulmones. Pero para las personas con afecciones como la fibrosis quística FQ y el trastorno pulmonar obstructivo crónico EPOC, la mucosidad puede volverse demasiado espesa y pegajosa; la tos sola no puede eliminarla. Se desarrollan infecciones que conducen a enfermedades crónicas graves y muerte prematura. Ahora, por primera vez, los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC y la Universidad de Duke demostraron por qué la tos a menudono pueden separar la mucosidad y alejarla del revestimiento de las vías respiratorias, y mostraron cómo hacer que la mucosidad sea más delgada y menos pegajosa para que la tos pueda convertirse en una ayuda terapéutica.
El descubrimiento, publicado en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , ayuda a explicar cómo la FQ daña los pulmones con el tiempo y subraya la importancia de las terapias que alteran la mucosidad lo suficiente como para brindar alivio inmediato a las personas con FQ. Combinando una gran cantidad de disciplinas científicas desde la biología celular hasta la ciencia de los materiales, los investigadores establecieron el experimento experimental más realistasistema hasta la fecha para probar las propiedades mecánicas del moco en las enfermedades de las vías respiratorias, incluida la EPOC y el asma, que afectan a millones de personas en los Estados Unidos.
"Las herramientas desarrolladas en este estudio nos ayudarán a probar estrategias para mejorar el aclaramiento de moco en varias enfermedades importantes donde el aclaramiento falla", dijo el autor principal Brian Button, PhD, profesor asociado de bioquímica y biofísica y miembro de la UNC Cystic Fibrosis Research yCentro de tratamiento en UNC-Chapel Hill.
El autor principal Michael Rubinstein, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales de la Universidad de Duke, dijo: "Medimos las fuerzas adhesivas que unen el moco al revestimiento de las vías respiratorias y las fuerzas cohesivas que mantienen el moco unido, e identificaron varios agentes queson prometedores para reducir la fuerza de las interacciones adhesivas y cohesivas del moco "
En las personas sanas, el moco es 98 por ciento de agua. Se recubre las vías respiratorias para atrapar partículas, incluidas las bacterias y otros microbios, antes de que lleguen a los pulmones. Menos del 1 por ciento del moco ordinario consiste en proteínas largas, pegajosas, en forma de cadena llamadas mucinas, que le dan al moco sus propiedades gelatinosas. La FQ, la bronquitis crónica y otras enfermedades "muco-obstructivas" presentan moco dramáticamente más viscoso y elástico de lo normal, casi gelatinoso porque está cargado de mucinas. En el moco CF, por ejemplo, la cantidad de mucinas aumenta al 10 por ciento y la cantidad de agua disminuye al 79 por ciento. Si bien la mucosidad CF sigue siendo principalmente agua, incluso pequeños cambios en el contenido de mucina pueden tener efectos dramáticos en la viscoelasticidad de la mucosa.
Por lo general, el reflejo de la tos produce flujos de aire a alta velocidad que separan la mucosidad y la arrancan del revestimiento de las vías respiratorias y al mismo tiempo. Pero los científicos nunca han entendido por qué la tos no elimina la mucosidad en enfermedades muco-obstructivas como la FQ.Guiados por el trabajo teórico de Rubinstein, un investigador de muchos años en UNC-Chapel Hill antes de unirse a Duke en 2018, los investigadores de UNC desarrollaron un sistema sofisticado para probar las fuerzas mecánicas necesarias para desalojar y fracturar el moco normal y de tipo CF.
Los científicos primero tomaron células que recubren las vías respiratorias de los pulmones de los pacientes trasplantados y las cultivaron en platos de laboratorio. Estas células produjeron su propia capa de moco. Button dijo: "Parecen versiones en miniatura de un revestimiento real de las vías respiratorias".
Debido a que el moco es un gel muy "blando", los investigadores desarrollaron una técnica para incrustar mallas pequeñas, que se unen firmemente al moco. Esta malla se conecta a través de un hilo de seda a un motor con un sensor de fuerza para cuantificar la fuerza requerida paratirar y rasgar el moco. Esto les permitió probar las fuerzas adhesivas y cohesivas del moco. Y pudieron comparar estas fuerzas en el moco normal y el moco CF.
"Descubrimos que las fuerzas adhesivas y cohesivas de la mucosidad aumentan dramáticamente cuando la proporción de mucinas al agua es más alta de lo normal", dijo Button. "En la mucosidad CF, esas fuerzas excedieron las fuerzas producidas por la tos. Eso significa que la tos tendríauna capacidad sustancialmente reducida para eliminar la mucosidad "
Los investigadores de UNC y Duke también utilizaron esta configuración experimental para probar la eficacia de dos tipos populares de tratamientos para la FQ en las propiedades del moco de la FQ. Un tratamiento: solución salina inhalada y solución salina hipertónica más salada que el agua en el cuerpo -aumenta el contenido de agua en la mucosidad para hacerla más delgada. Los otros tipos de tratamientos, llamados terapias "mucolíticas", hacen que la mucosidad sea menos viscosa y elástica al cortar o separar las moléculas de mucina para reducir su capacidad de endurecer la mucosidad.descubrió que ambos tipos de terapia funcionan bien para reducir la fuerza adhesiva y cohesiva del moco CF.
"Para los pacientes, uno de estos tipos de terapia debería ayudar", dijo Button. "Pero sus efectos son aditivos, por lo que probablemente sería mejor combinar ambos. Y nuestra investigación sugiere que este enfoque podría permitir que la tos sea beneficiosa paraestos pacientes, tal como lo es para el resto de nosotros cuando luchamos contra dolencias menos graves, como los virus ".
Los investigadores ahora planean usar su sistema experimental para estudiar las propiedades del moco y los efectos de las terapias en otras enfermedades de las vías respiratorias.
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Materiales proporcionado por Cuidado de la salud de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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