Das Protein Rahmen der Schleim - - deutlich erhöhten UNC School of Medicine Forscher haben die erste quantitative Nachweis, dass Muzine bereitgestellt Mukoviszidose Patienten und spielen eine wichtige Rolle in Ermangelung Lungenfunktion.
Die Forschung, die im Journal of Clinical Investigation , zeigt, dass eine dreifache Zunahme der Schleimstoffe erhöht drastisch die wasserführende Macht der Schleimschicht . Dies behindert Schleim -Clearance auf der CF- Lunge , was zu einer Infektion , Entzündung Und schließlich Lungenversagen .
"Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Verdünnung der Konzentration von Mucinen bei CF- Schleim ist ein Schlüssel zu einer besseren Behandlung ", sagte Mehmet Kesimer , PhD, Associate Professor für Pathologie und Labormedizin und Co- Senior-Autor der JCI Papier.
Ashley Henderson , MD, Assistant Professor der Medizin und Co- Erstautor der JCI Papier, fügte hinzu: " Wir glauben, dass diese Studie zeigt , warum vernebelt hypertone Salz [ sterile Salzwasser ] verbessert die Hydration der CF Atemwege , verbessert die Patienten Schleim -Clearance und , dabei steigt die Lungenfunktion . "
Der UNC- Studie wirft auch weitere Zweifel an einer umstrittenen Studie von 2004 , die die Theorie bestritten, dass Schleimstoffe spielen eine wichtige Rolle in CF.
Diese Arbeit, die ein Zusammenschluss von 13 UNC- Wissenschaftler ist Teil eines umfangreichen UNC Lungenforschungsprogrammin der neuen Marsico Lung Institute , die von Richard Boucher , MD, Co- Senior-Autor der Studie führte JCI beruht.
" Diese Arbeit zeigt auf eine therapeutische Strategie , dieses Problem von Schleim -Clearance zu korrigieren und bietet Wegweiser, oder Biomarker , für die Entwicklung neuer Therapien führen ", sagte Boucher, die James C. Möser Eminent Distinguished Professor of Medicine. Auch durch Messung Mucin -Konzentration im Patienten Schleim, Ärzte konnten erfahren, ob Therapien arbeiten und in welchem Ausmaß .
Wissenschaftler und Ärzte haben für eine lange Zeit , dass in Ermangelung Schleim zu löschen ist der Hauptgrund, warum CF-Patienten konfrontiert chronische Lungenentzündung und Entzündungen bekannt. Aber die Mechanismen dieses Scheitern sind nicht gut verstanden .
Normalerweise, wenn wir atmen, die Schleimschicht der unsere Lungen Falle die Verunreinigungen - Staub, Schadstoffe , Bakterien - natürlich in der Luft gefunden. Dann Epithelzellen mit haarähnlichen Zilien putzen den Schleim nach oben und aus unseren Lungen . Bei Menschen mit zystischer Fibrose, aber dieser Prozess nicht so gut funktionieren , weil sie nicht ein ordnungsgemäß funktionierendes CFTR-Gens . Sie kämpfen ständig Infektionen und müssen schwer zu klaren Schleim aus den Lungen zu arbeiten.
Hier Mucine ins Spiel kommen. Mucine geben Schleim seine gelartige Stärke und Elastizität. "Ohne Mucine , Schleim würde die Viskosität von Blut ", sagte Kesimer . " Die große Mehrheit der Schleim ist Wasser, aber 30 bis 35 Prozent der verbleibenden festen Material besteht aus Schleimstoffe hergestellt . Sie bilden ein Netzwerk von Anleihen, die als Rahmen dient . "
Deshalb Kesimer und seine UNC Mentor , der verstorbene John Sheehan , PhD, Professor für Biochemie und Biophysik , vermutet , dass etwas zu Schleimstoffe auf der CF- Lunge passieren . Sie und andere wusste, dass CF Schleim ist in der Regel trockener als normale Schleim.
Bereits 2004 jedoch verwendet andere Forscher einen Standard immunologische Analyse zeigen, dass Mucine wurden CF Sekrete verringert. Sie vermuteten DNA war der Hauptschuldige , die Probleme bei der CF Schleim verursacht . Sheehan und Kesimer waren skeptisch , ebenso wie Henderson, ein Arzt , der CF-Patienten gesehen und war wissenschaftlicher Mitarbeiter in Sheehan Labor gewesen . Sie machten sich auf verschiedene neuartige Experimente durchzuführen, um körperlich messen die Menge von Mucinen bei CF Sekrete und normale Schleim.
In einem Experiment verwendet sie eine Technik namens Größenausschlusschromatographie : in einer Spalte , maßgeschneiderte Perlen, die kleine Poren hatte fügten sie hinzu. Kleinere Proteine könnten die Poren , während Muzine konnte es nicht geben . Durch diese Trennung , Kesimer und Hendersons Team isoliert die Schleimstoffe und deren Konzentration gemessen mit einem Refraktometer gleichzeitig .
Durch die Verwendung von Sputumproben von CF-Patienten , die Forscher fanden heraus , dass CF Schleim enthalten dreimal so viele Schleimstoffe als getan normalen Proben . Sie führten auch Experimente zeigen, daß Mucin Flusses führte zu einer sechsfachen Anstieg des Drucks zwischen der Schleimschicht und der Wimperschicht.
Dieses Ergebnis bestätigt die CF Krankheitsmodell , das UNC- Forscher in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht im Jahr 2012. Im Wesentlichen in eine CF- Patienten , die erhöhte osmotische Druck der konzentrierten Schleimschicht zerkleinert die Geißelzellen , so dass Schleim wird nicht gelöscht. Die Lunge wird zum Nährboden für Bakterien . Dies führt zu mehr Mucine mehr Schleim , Entzündung und anschließend Lungenversagen .
Darüber hinaus zeigte Kesimer Team genau, warum die Forschung 2004 fehlerhaft war . Diese Forscher verwendeten einen klassischen Antikörpern basierende immunologische Technik, die als ein Western Blot , der die Expression eines bestimmten Proteins misst - in diesem Fall Mucine - auf der Grundlage eines Antikörperantwort auf dieses Protein .
Aber, wie Kesimer wies darauf hin , Antikörper müssen auf Proteine an spezifischen Stellen auf der Proteine Flächen einrasten. Wenn Kesimer führte die Western-Blot, bekam er das gleiche Ergebnis wie die Forscher 2004 . Aber dann verwendet er eine Technik namens Massenspektrometrie zu finden, dass CF Sekrete sind voll von Proteasen - Enzyme, die Moleküle zu brechen. Die Massenspektrometrie zeigte, dass die Proteasen abgebaut die Schleimstoffe , im wesentlichen " Löschen " viele der Standorte, an denen Antikörper könnten ohne Beeinträchtigung der strukturellen Integrität der Schleimstoffe binden.
" Aus diesem Grund weniger Antikörper-Reaktion unter Verwendung der Western Blot sahen wir ", sagte Kesimer . Und so sah es aus , als gäbe es weniger Schleimstoffe . " Aber mit genaueren Methoden deutlich sahen wir die Zunahme der Schleimstoffe . In der Tat, wir haben viele Proben von Sputum von Patienten mit anderen chronischen Lungenerkrankungen untersucht und wir die Zunahme der Schleimstoffe in ihnen , aber auch gesehen habe."