I ricercatori Rutgers e di altre istituzioni hanno scoperto come la contrazione muscolare (broncospasmo) nelle vie aeree, che causa difficoltà respiratorie nelle persone con asma si verifica, creando un microdispositivo che imita il comportamento delle vie aeree umane.
“Lo studio, pubblicato nel numero di luglio 2019 della rivista Nature Biomedical Engineering e precedentemente online, potrebbe portare a nuove strategie terapeutiche per le malattie respiratorie”, ha affermato il co-autore Reynold Panettieri, Direttore dell’Istituto di medicina e scienza traslazionali Rutgers.
Il broncospasmo può verificarsi sia nelle persone sane che in quelle che soffrono di gravi malattie respiratorie come l’asma o la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Studiare perché la muscolatura liscia che circonda le vie respiratorie bronchiali può improvvisamente contrarsi e portare a difficoltà respiratorie è difficile a causa della complessità del broncospasmo e del fatto che il sistema respiratorio umano non può essere modellato negli studi sugli animali.
Per analizzare i segnali biochimici e meccanici che si verificano tra le cellule durante gli spasmi, i ricercatori hanno creato un microdispositivo – un “un chip” millesimale delle dimensioni di un capello umano – contenente cellule di polmoni sani e asmatici che imitano la funzione di un polmone a livelli di singole cellule.
Quando hanno attivato un broncospasmo simulato sul dispositivo, i ricercatori hanno scoperto che la contrazione iniziale richiede la secrezione di composti simili agli ormoni che possono indurre una costrizione aggiuntiva o rilassare lo spasmo. Nelle persone con asma, la muscolatura liscia che circonda le vie aeree è più reattiva e si contrae più facilmente in risposta a stimoli come gli allergeni, portando a spasmi bronchiali estesi, respiro sibilante e mancanza di respiro.
I ricercatori hanno anche scoperto che indurre un secondo trigger asmatico durante uno spasmo bronchiale in un momento preciso farà effettivamente rilassare la muscolatura liscia e fermare lo spasmo.
“I trattamenti per il bronchospamo non sono cambiati negli ultimi 50 anni”, ha detto Panettieri, “Il microdispositivo ci ha permesso di approfondire il modo in cui le singole cellule interagiscono tra loro in relazione alla contrazione della muscolatura liscia in una varietà di malattie polmonari“, ha detto Panettieri. “Essere in grado di studiare la meccanica a livello di singola cellula e visualizzare contemporaneamente migliaia di cellule può essere un importante strumento di screening per lo sviluppo di nuovi farmaci per le persone con asma che non rispondono all’attuale trattamento”.
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