Hyperaktive Immunzellen zu beschleunigen, Herz-Ventil-Krankheit: Studie

Hyperaktive Immunzellen zu beschleunigen, Herz-Ventil-Krankheit: Studie

Eine neue Studie unter Verwendung von organ-on-a-chip-Technologie zeigt, wie überaktive Immunzellen verschlimmern Herz-Ventil-Krankheit und wie diese zu beschädigen Hyperaktivität könnte möglicherweise gesteuert werden.

Die Verengung der Aortenklappe ist die häufigste Form von Herz-Ventil-Krankheit bei älteren Menschen und betrifft mehr als eine von acht Personen im Alter von über 75. Unbehandelt hat es eine höhere Sterblichkeit als die meisten Krebsarten.

Die Bedingung ist in der Regel verursacht durch die degeneration und Verdickung der aortenklappen, die verengt das öffnen des Ventils und reduziert den Blutfluss. Blut-Zellen, die quetschen sich durch die engen Ventil unter Intensive Reibungskraft, bekannt als shear stress.

Ein team von australischen Forschern und Klinikern zu untersuchen, die Wirkung dieser Schubspannungen auf die weißen Blutkörperchen—key-Playern in unserem Immunsystem ist die erste Linie der Verteidigung.

Sie fanden, dass der ständige stress, quetschen sich durch die engen Aortenklappe aktiviert diese Zellen, was zu schädlichen Entzündungen, beschleunigt die progression der Aortenstenose.

Das team identifiziert eine potentielle drug-target durch das aufzeigen der rezeptor steuert diese weißen Blutkörperchen überaktivität.

Die Studie, geführt von der RMIT University und Baker Heart and Diabetes Institute, veröffentlicht in der International führenden Herz-Kreislauf journal Zirkulation.

Co-Forschungsleiter Dr. Sara Baratchi, sagte der Forschung kombiniert die klinische Arbeit, wie Blut-Proben und Ventil Messungen mit Labor-Experimente mit Orgel-on-a-chip-Technologie, die Replikation der pathologischen Bedingungen innerhalb der Aortenklappe.

„In jemandem mit schwerer Aortenklappenstenose, zirkulierenden Blutzellen kommen unter hoher Schubspannung über 1500 mal am Tag“, sagte Baratchi, einen BOGEN DECRA Fellow und Senior Lecturer am RMIT.

„Wir wissen jetzt, diese Konstante Reibungskraft macht das weiße Blut-Zellen hyperaktiv. Wenn wir aufhören können, die entzündliche Reaktion, wir hoffen können, um zu verlangsamen die Krankheit.

„Das gleiche organ-on-a-chip-Technologie, die uns halfen, diese Entdeckungen ermöglichen es uns auch leicht testen, potenzielle Medikamente zur Behandlung von diese schädliche Reaktion des Immunsystems.“

Co-Forschungsleiter Dr. Karlheinz Peter, stellvertretender Direktor der Grundlagen-und der Translationalen Forschung am Baker Heart and Diabetes Institute, sagte, dass die Studie dazu beigetragen, erklären, warum Aortenklappenstenose kann beginnen sich zu verschlechtern dramatisch, oft über nur wenige Monate.

„Je kleiner die Verengung, die mehr die Entzündungszellen aktiviert, und dann beschleunigen Sie die Krankheit,“ sagte Peter.

„Unsere Studie zeigt auch, dass ein Ventil-Ersatz—entweder durch eine Operation am offenen Herzen oder über einen Katheter basierenden perkutanen Ansatz verbessert nicht nur die Durchblutung, sondern wirkt auch als entzündungshemmende Maßnahme. Letzteres ist eine neuartige und zentral wichtige Entdeckung.“

Unter Druck: Wie die Studie gemacht wurde

Ersetzen der Aortenklappe ist die effektivste Behandlung für schwere Aortenklappenstenose.

Für die Studie verglichen Forscher immune Zellen von 24 Patienten vor und nach der Ersetzung.

Sie entwarf auch eine mikrofluidische organ-on-a-chip-system zu replizieren, die Bedingungen innerhalb der Aortenklappe, pre – und post-Ersatz.

Damit konnten die Forscher genau zu beurteilen, wie sich die Zellen reagierten auf Veränderungen in der Schubspannung.

Das team konzentriert sich auf die größten zirkulierenden Zellen—eine Art von weißen Blutkörperchen, bekannt als Monozyten—wie erleben Sie die scherspannung beim Durchgang durch die enge der Aortenklappe.

Wichtig ist, dass diese Zellen bekannt sind, werden zentrale Treiber der Pathologie der aortenklappen-Stenose, aber es wurde bis anhin nicht klar, wie Veränderungen im Blutfluss-Dynamik betroffen, die die Reaktion des Immunsystems.

Die Forscher können nun bestätigen, dass high-shear-stress aktiviert mehrere weiße Blutkörperchen Funktionen.

Ein Membran-protein, bekannt als „Piezo-1′ identifiziert wurde, als die mechanoreceptor in Erster Linie verantwortlich für die Aktivierung dieser Funktionen, so dass es eine potenziell druggable Ziel.

Die Forschung zeigte auch zum ersten mal, dass das ersetzen der Aortenklappe hat eine anti-entzündliche Wirkung, die Erweiterung der bekannten therapeutischen nutzen des Verfahrens.

Peter sagte Monozyten waren auch bekannt, eine Rolle in der Atherosklerose, wo der Blutfluss wird behindert durch eine Anhäufung von Cholesterin plaque in der Arterienwand.

„Ein Medikament, das gezielt Piezo-1 könnte möglicherweise angewendet werden, um eine Verlangsamung der progression der Aortenklappenstenose sowie der Behandlung von Atherosklerose“, sagte er.

Experimentelle tech: organ-on-a-chip

Organ-on-a-chip Technologie basiert auf mikrofluidischen chips. Dies sind die transparenten Geräte die Größe von Briefmarken, die enthalten ein array von Miniatur-Kanäle, Ventile und Pumpen, um zu replizieren, die biophysikalischen und biochemischen Eigenschaften eines menschlichen Organs.

Für diese Studie haben die Forscher entwickelt, ein Gerät zu imitieren, die-shear-stress-Bedingungen, dass Zellen des Immunsystems, Erfahrung, während Sie durch die verengte Aortenklappe—effektiv erstellen Aorten-Stenose-on-a-chip.

Hergestellt an der RMIT ‚ s state-of-the-art Mikro-Nano-Forschung-Anlage wurde die Technologie entwickelt und geliefert von der multi-disziplinären Mechanobiology und Mikrofluidik research group.

Die Gruppe vereint die biomedizinische Ingenieure von der School of Engineering and mechano-Biologen und Immunologen in der Schule der Gesundheit und der Biomedizinischen Wissenschaften.

„Mit dieser Technologie können wir akribisch nachahmen, sowohl bei gesunden und erkrankten Organen in dem Körper, bei sehr niedrigen Kosten und in einem stark kontrollierten experimentellen Umfeld“, Baratchi sagte.