如何恢復(fù)囊性纖維化患者的氣道完整性

囊性纖維化是一種罕見的遺傳病，可引起非常嚴(yán)重的癥狀。特別是，患者患有可導(dǎo)致呼吸衰竭的慢性細(xì)菌感染。它是由 CFTR 基因突變引起的，該基因調(diào)節(jié)水在細(xì)胞膜上的運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)粘液質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，它不再能夠捕獲不良細(xì)菌并將其排出。日內(nèi)瓦大學(xué) (UNIGE) 的團(tuán)隊(duì)使用復(fù)制呼吸道上皮細(xì)胞(一種由單層細(xì)胞組成的保護(hù)性組織)的模型發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的液體膜足以恢復(fù)氣道的密封并降低細(xì)菌感染的風(fēng)險(xiǎn).這些結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞》雜志的特刊上，為基于粘液水合作用的新療法開辟道路。一種有希望的替代目前通常不夠廣泛有效的療法。

盡管最近的治療取得了進(jìn)展，但囊性纖維化患者(歐洲每 2,500 名新生兒中就有一名)的預(yù)期壽命不超過 46 歲，并且生活質(zhì)量發(fā)生了改變。該疾病是由 CFTR 基因中的一個(gè)或多個(gè)突變引起的，這會(huì)影響基本保護(hù)屏障的正常功能。排列在氣道上的上皮細(xì)胞通常被密封在一起，從而保護(hù)氣道免受細(xì)菌定植。它們還襯有液體，一種光滑的粘液，可以捕獲不需要的細(xì)菌并將它們帶走。當(dāng) CFTR 蛋白發(fā)生改變時(shí)，細(xì)胞之間的連接松動(dòng)，脫水粘液趨于停滯，這兩者都會(huì)促進(jìn)呼吸道感染的發(fā)展。

“雖然已經(jīng)知道粘液水合作用和足夠緊密的連接保持了氣道的完整性，但所涉及的機(jī)制以及這兩種機(jī)制之間的聯(lián)系仍然是神秘的，這阻礙了新療法的發(fā)展，”Marc Chanson 解釋說，領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的 UNIGE 醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生理學(xué)和代謝系和日內(nèi)瓦炎癥研究中心教授。

補(bǔ)水恢復(fù)緊致

科學(xué)家們首先開發(fā)了一種使用人肺細(xì)胞的體外模型。該模型因減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)而獲得 2021 年 UNIGE 3R 獎(jiǎng)，以既準(zhǔn)確又接近臨床現(xiàn)實(shí)的方式再現(xiàn)健康和囊性纖維化患者的氣道上皮細(xì)胞。Marc Chanson 和他的團(tuán)隊(duì)與 UNIGE 醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系和微生物學(xué)和分子醫(yī)學(xué)系的 Christian van Delden 和 Thilo Köhler 團(tuán)隊(duì)合作，比較了對(duì) CFTR 無效的上皮細(xì)胞對(duì)細(xì)菌感染的反應(yīng)，其中已添加水合、健康的粘液或生理鹽水溶液。

“我們?cè)谶@兩種情況下都觀察到了類似的反應(yīng)：液體的存在，無論其成分如何，都可以恢復(fù)氣道并保護(hù)它們免受感染，”Marc Chanson 實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員、該研究的第一作者 Juliette Simonin 解釋說。“表面水合足以收緊細(xì)胞之間的連接并保護(hù)上皮完整性免受細(xì)菌定植，即使在 CFTR 不起作用時(shí)也是如此。”

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