Lungenregeneration kann bald eine realität sein


Lungenregeneration kann bald eine realität sein

Nach einem Bericht in der 28. Oktober Ausgabe der Zeitschrift Zelle , Haben die Ermittler an der Weill Cornell Medical College eine wichtige Entdeckung in ihrer Mission gemacht, die Lungenregeneration zu "einschalten". Dieser Befund könnte effektiv behandeln Millionen von Personen, die mit Atemwegserkrankungen leiden.

Das Team hat die biochemischen Signale bei Mäusen entdeckt, die die Produktion von neuen lungenalveolischen, ballonartigen Sacs in der Lunge aktivieren, die mit Inhalation und Ausatmung aufblasen und entleeren. Diese Signale kommen aus den spezialisierten Endothelzellen, die die innere Oberfläche der Blutgefäße in der Lunge bilden.

Obwohl die Ermittler längst wissen, dass Mäuse in der Lage sind, die Kapazität einer Lunge zu regenerieren und zu erweitern, falls das andere fehlt, haben sie nun die molekularen Auslöser hinter dem Prozess gefunden, was auch für den Menschen relevant sein könnte.

Chef-Forscher, Dr. Shahin Rafii, erklärte:

"Mehrere erwachsene menschliche Organe haben das Potenzial für die Verletzung, sich zu einem gewissen Grad zu regenerieren, und während wir die Wege, die an der Regeneration von Leber und Knochenmark beteiligt sind, leicht überwachen können, ist es viel schwieriger, die Regeneration anderer erwachsener Organe zu untersuchen Die Lunge und das Herz."

Es ist spekuliert, aber nicht bewiesen, dass die Menschen das Potenzial haben, ihre Lungenalveolen zu regenerieren, bis sie nicht mehr können, wegen des Rauchens, des Krebses oder anderer umfangreicher chronischer Schäden. Unsere Hoffnung ist, diese Erkenntnisse in die Klinik zu bringen und zu sehen, ob wir die Lungenregeneration bei Patienten, die sie brauchen, wie die mit chronisch obstruktiven Lungenkrankheiten (COPD) induzieren können."

Co-Autor, Dr. Ronald G. Crystal, sagte:

"Es gibt keine wirksame Therapie bei Patienten, die mit COPD diagnostiziert werden. Auf der Grundlage dieser Studie stelle ich mir einen Tag vor, in dem Patienten mit COPD und anderen chronischen Lungenerkrankungen von der Behandlung mit Faktoren profitieren können, die aus Lungenblutgefäßen gewonnen werden, die die Lungenregeneration induzieren."

In einer früheren Studie entdeckten Dr. Rafii und sein Team Wachstumsfaktoren, die die Leber- und Knochenmark-Regeneration kontrollieren. Sie fanden, dass in beiden Fällen die Endothelzellen wichtige induktive Wachstumsfaktoren erzeugen, die sie als "angiokrine Faktoren" bezeichnen. Das gleiche Phänomen (die Blutgefäßzellen in den Lungen löst die Regeneration von Alveolen aus) wurde in der aktuellen Untersuchung entdeckt.

Dr. Rafii erklärte:

"Blutgefäße sind nicht nur die inerten Sanitäranlagen, die Blut tragen, sie organisieren die Orgelregeneration aktiv, das ist ein kritischer Befund: Jedes Organ verwendet unterschiedliche Wachstumsfaktoren in seinem lokalen Gefäßsystem, um die Regeneration zu fördern."

In dieser Untersuchung wurden die linken Lungen von Mäusen entfernt, damit Dr. Bi-Sen Ding den biochemischen Prozess der nachfolgenden Regeneration der verbleibenden Lunge untersuchen konnte. Nach einer vorherigen Untersuchung von Dr. Crystal, wenn die linken Lungen von Mäusen entfernt werden, regenerieren die rechten Lungen um 80% und ersetzen effektiv die Mehrheit der verlorenen Alveolen.

Dr. Ding sagte:

"Dieser Regenerationsvorgang stellt auch die physiologische Atemfunktion der Lungen wieder her, die durch die Amplifikation verschiedener epithelialer Vorläuferzellen und die Regeneration der Alveolarsäcke vermittelt wird."

Ältere Wissenschaftler, Dr. Daniel Nolan, sagte:

"Dieses Regenerationsphänomen tritt jedoch erst nach einem Trauma auf, das die Lungenmasse plötzlich reduziert. Dann erhalten die spezifischen Teilmengen der Blutgefäße in der verbleibenden Lunge eine Botschaft, um Alveolen zu bevölkern, und unsere Aufgabe war es, dieses Signal zu finden."

Sie entdeckten, dass, wenn die linke Lunge entfernt wird, es Rezeptoren auf Endothelzellen in der Lunge auslöst, die auf den basischen Fibroblastenwachstumsfaktor (FGF-2) und den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) reagieren.

Wenn diese Rezeptoren aktiviert sind, fördern sie die Zunahme eines anderen Proteins, Matrixmetalloproteinase-14 (MMP14). Sie fanden, dass MMP14 die Produktion von neuem Lungengewebe durch Freisetzung epidermaler Wachstumsfaktoren (EGF) aktiviert.

Wenn VEGF- und FGF-2-Rezeptoren deaktiviert wurden, insbesondere in den Endothelzellen der Mäuse, trat keine Regeneration in der rechten Lunge auf. Dies war auf nicht genügend MMP14-Proteine ​​aus den Blutgefäßen. Als sie jedoch Endothelzellen von einer normalen Maus zu diesen Mäusen transplantierten, entdeckten sie, dass bemerkenswert die Produktion von MMP14 wiederhergestellt wurde, wodurch die Regeneration von funktionellen Alveolen aktiviert wurde.

Teammitglied, Dr. Stefan Worgall, sagte:

"Die Erholung der Lungenfunktion und der Lungenmechanik durch die Transplantation von Endothelzellen, die die Produktion von MMP14 stimulieren, kann für die Entwicklung neuer Therapien für Atemwegserkrankungen wertvoll sein. Diese Studie wird uns auch helfen, Mechanismen für die Reparatur in den wachsenden Lungen von Säuglingen und Kindern zu verstehen."

Dr. Rafii klassifiziert MMP14 als ein vitales "angiokrines" Signal - ein spezifisches Lungenendothelwachstumsfaktor, das für die Regeneration von Alveolen verantwortlich ist. Darüber hinaus sind Dr. Rafii und sein Team schauen, um die Initiierungssignale aufzudecken, die zur Aktivierung von Blutgefäßen in der Lunge führen.

Co-Senior Autor, Dr. Sina Rabbany, erklärte:

"Veränderungen im lokalen Blutfluss und biomechanischen Kräften in der verbleibenden Lunge nach der Entfernung der linken Lunge könnte sicherlich einer der Einleitungs-Cues sein, die eine endotheliale Aktivierung induzieren."

Der nächste Schritt für die Ermittler ist, herauszufinden, ob MMP14 (sowie andere noch nicht erkannte angiokrine Faktoren) für die Lungenregeneration beim Menschen zusätzlich zu Mäusen verantwortlich sind.

Dr. Ding sagte:

"Wir glauben, dass der gleiche Prozess beim Menschen vor sich geht, obwohl

Wir haben noch keinen direkten beweisungen."

Die Ermittler glauben, dass Personen, die mit COPD leiden (eine Störung, die in der Regel durch Langzeitrauchen verursacht wird) eine erhebliche Schädigung der Endothelzellen in ihren Lungen, dass sie nicht die richtigen induktiven Signale erzeugen können.

Co-Autor Dr. Koji Shido, erklärte:

"Wir wissen, dass das Rauchen die Lungen beschädigt, aber die Lungen können weiterhin Alveolen regenerieren, aber an einem gewissen Punkt können erhebliche Verletzungen der Endothelzellen ihre Fähigkeit zur Lungenregeneration beeinträchtigen."

Co-Autor, Dr. Zev Rosenwaks, spekuliert:

"Vielleicht ersetzen wir die angiokrinen Faktoren oder die Transplantation von normalen Lungenendothelzellen, die von pluripotenten Stammzellen abgeleitet sind, die Lungenregeneration wiederherzustellen. Zurzeit werden wir pluripotenten Dampfzellen produzieren, die von Patienten mit genetischen Lungenerkrankungen abgeleitet sind, um mögliche Wege zu identifizieren, die letztlich unser verbessern können Verständnis davon, wie Lungen-Endothelzellen die Lungenfunktion bei diesen Patienten verbessern können."

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