1月12日俄亥俄州立大学：保护肺免受呼吸机所致伤害

关于使用机械通气来挽救呼吸窘迫患者生命的不幸事实是，用于使肺膨胀的压力很可能导致进一步的肺损伤。 在一项新的研究中，科学家鉴定了一种由机械通气期间免疫细胞产生的分子，试图减轻炎症，但不能完全防止呼吸机对肺部的伤害。 医学博士约书亚·恩格勒特 该团队正在努力开发这种自然过程，以寻求一种可以降低呼吸机患者肺部损伤机会的疗法。用纳米粒子输送高水平的有用分子可有效抵御机械通气对小鼠呼吸机相关的肺损伤。 助理教授Joshua A. Englert博士说：“我们的数据表明，肺部不应该以这种方式过度充气，而免疫系统会尽力修复这种情况，但不幸的是，这还不够。”俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心的肺，重症监护和睡眠医学专业，也是该研究的主要作者。“我们如何利用这种反应并接受大自然所做的事情并加以扩大？这导致了这项研究的治疗目的。” 这项工作是建立在共同作者之一，俄亥俄州立大学生物医学工程学教授兼主席萨米尔·加迪亚利（Samir Ghadiali）实验室的发现基础上的，他多年来研究了机械通气过程中产生的物理力如何激活炎症信号并引起肺损伤。 加迪亚利说，其他实验室在设计通风系统以减少对肺部伤害的努力还没有完成。 Samir Ghadiali博士 他说：“我们尚未找到在完全消除有害机械力的临床环境中为患者通气的方法。” “替代方法是使用一种药物，以减轻机械应力引起的伤害和炎症。” 该研究今日（2021年1月12日）发表在《自然通讯》上。 尽管人类疗法尚在数年之内，但这种进步是在比以往任何时候都需要机械通气的患者多的时候出现的：由于持续的COVID-19大流行，急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的病例激增。ARDS是导致患者上呼吸机的呼吸衰竭的最常见原因之一。 “在使用COVID之前，美国每年有数十万例ARDS，其中大多数需要机械通气。但是在过去的一年中，有2100万COVID-19患者处于危险之中，”治疗ICU患者的医生Englert说。 对通气和随之而来的炎症的免疫反应会加重已经生病以至于需要生命维持的患者肺部的积液和低氧水平。 响应机械通气而减轻炎症的分子称为microRNA-146a（miR-146a）。MicroRNA是RNA的一小部分，可抑制基因的蛋白质构建功能-在这种情况下，会关闭促进炎症的蛋白质的产生。 研究人员发现，肺中的免疫细胞称为肺泡巨噬细胞（其作用是保护肺部免受感染），当miR-146a暴露于模拟机械通气的压力下时会激活它们。这种作用使miR-146a成为机体固有的或立即的免疫反应的一部分，从而开始抵抗其被感知为感染的疾病-机械通气。 “这意味着免疫系统的先天调节因子被机械应力激活。这让我认为它存在是有原因的。” Ghadiali说。他说，这是为了平息产生microRNA的免疫反应的炎症性质。 该研究小组通过对暴露于机械压力下的供体肺细胞和微型呼吸机上的小鼠进行的一系列测试，证实了肺泡巨噬细胞中miR-146a水平的适度增加。缺乏microRNA的转基因小鼠的肺部通气比正常小鼠的肺部受到更大的损害-指出miR-146a在机械呼吸辅助过程中对肺部的保护作用。最后，研究人员检查了呼吸机上ICU患者肺液中的细胞，发现其免疫细胞中的miR-146a水平也有所升高。 问题：在正常情况下，miR-146a的表达不足以阻止长期通气对肺部的损害。 预期的治疗方法是将更高水平的miR-146a直接引入肺部，以抵御可能导致伤害的炎症。当提示miR-146a过表达于随后暴露于机械应力的细胞中时，炎症就会减轻。 为了在呼吸机上测试小鼠的治疗效果，研究小组将含有miR-146a的纳米颗粒直接递送至小鼠肺部-导致减少炎症的分子增加了10,000倍，并使氧水平保持正常。在接受“安慰剂”纳米颗粒的通气小鼠的肺中，miR-146a的增加适中，几乎没有提供保护。 从这里开始，该团队正在测试在其他细胞类型中操纵miR-146a水平的效果-这些功能可能会因每种细胞类型的工作而有很大差异。 Ghadiali说：“在我看来，下一步就是展示如何使用这项技术作为精确工具来靶向最需要它的细胞。” 在俄亥俄州立大学的戴维斯心脏和肺部研究所（DHLRI）进行了工程，肺医学和药物输送研究人员的合作，Englert和Ghadiali在该研究所设有实验室，并与俄亥俄州立大学的研究生和第一作者Christopher Bobba合作MD / PhD培训计划和药学院的秦勤飞负责研究。 俄亥俄州立大学的其他合著者包括DHLRI调查员Vasudha Shukla，Hyunwook Lee，Pragi Patel，Mark Wewers，John Christman和Megan Ballinger。医学院的Carleen Spitzer和MuChun Tsai；和药学院的罗伯特·李（Robert Lee）。波士顿布莱根妇女医院的瑞秋·普特曼（Rachel Putman）也从事这项研究。 这项研究得到了美国国立卫生研究院和国防部的赠款以及俄亥俄州立总统奖学金的支持。

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来源： https://news.osu.edu/protecting-lungs-from-ventilator-induced-injury/