Airways Mehr Saure In Mukoviszidose Patienten , weniger effektiv bei der Abtötung von Bakterien

Die menschlichen Atemwege ist ein ziemlich unwirtlichen Ort für Mikroben. Es gibt zahlreiche Immunabwehr bereit , zu töten oder zu entfernen atmeten Bakterien , bevor sie zu Problemen führen kann . aber Doch Mukoviszidose (CF) unterbricht diese Abwehrkräfte , so dass die Patienten besonders anfällig für Infektionen der Atemwege , die die Hauptursache von Krankheit und Tod in CF. ist

Mit einer einzigartigen Tiermodell der CF, hat ein Team von Wissenschaftlern von der University of Iowa eine überraschende Unterschied zwischen gesunden Atemwege und der Atemwege durch CF , die eine Reduktion der Bakterientötungin CF Atemwege führt betroffen entdeckt. Die Feststellung verbindet direkt die genetische Ursache für CF - Mutationen in einem Kanalprotein genannt Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR ) - auf die Unterbrechung eines biologischen Mechanismus, der Lungen von bakterieller Infektion schützt .

Die Studie , veröffentlicht in Natur,zeigt, dass die dünne Flüssigkeitsschicht Beschichtung der Atemwege ist bei neugeborenen Schweinen mit CF saurer als bei gesunden Neugeborenen Schweine, und dass die erhöhten Säuregehalt ( niedriger pH-Wert) reduziert die Fähigkeit der Flüssigkeit , um Bakterien abzutöten . Darüber hinaus macht die Atemwege Flüssigkeit weniger sauer mit einer einfachen Lösung aus Backpulver wieder Abtöten der Bakterien in CF Atemwege auf fast normale Werte .

Obwohl die Ergebnisse deuten darauf hin , dass Therapien, die den pH-Wert der Atemwegsflüssigkeit (ASL) erhöhen kann helfen zu verhindern Infektion bei CF, die Forscher dringend darauf hinweisen, dass diese Entdeckung in einem frühen Stadium .

" Einige haben uns gefragt, ob Menschen mit Mukoviszidose sollte ein Aerosol , die den pH-Wert des ASL erhöhen würde inhalieren ", sagt Joseph Zabner , MD, UI- Professor für Innere Medizin und leitender Autor der Studie . " Zu diesem Zeitpunkt haben wir keine Ahnung , ob das helfen würde. Und was noch wichtiger ist , es könnte schädlich sein. "

" Dies war eine sehr überraschende Erkenntnis ", ergänzt Alejandro Pezzulo , MD, UI Postdoc und Co-Lead- Autor der Studie . " Es gibt viele Ideen, was falsch läuft in CF , aber Mangel an einem guten Versuchsmodell hat es schwierig gemacht , um Einblick in die Krankheit wird gestartet zu gewinnen. "

Im Gegensatz zu Mausmodellen der Krankheit entwickeln sich die CF- Schweine Lungenkrankheit, die imitiert , was in den Menschen gesehen . Frühere Studien aus dem UI -Labor zeigte, dass obwohl die Atemwege von CF Schweine sind frei von Infektionen bei der Geburt, weniger in der Lage, von Bakterien loszuwerden, als gesunde Atemwege und schnell infiziert sind .

Testen Abtöten der Bakterien in den Atemwegen

Die UI- Team, darunter Pezzulo und Co-Lead Autor Xiao Xiao Tang , Ph.D., ein Howard Hughes Medical Institute Postdoc- Research Associate an der Benutzeroberfläche , entwickelt ein einfaches Experiment , um bakterielle Tötung durch die ASL zu studieren. Sie immobilisierten Bakterien auf einem winzigen Goldgitter und ausgesetzt diese Bakterien zu ASL von CF betroffenen und gesunden Schweinen .

Die ASL von normalen Atemwege die meisten der Bakterien getötet sehr schnell , während die ASL von CF betroffenen Atemwegen nur etwa die Hälfte der Bakterien abgetötet , was darauf hindeutet , dass in CF Atemwege einige Bakterien überleben und gehen auf eine Infektion verursachen .

Weitere Untersuchungen zeigten, dass, obwohl viele Eigenschaften der ASL in CF und nicht- CF Schweinen ähnlich sind, ist die ASL von CF airways saurer als Flüssigkeit von gesunden Atemwege.

Wenn die Wissenschaftler hob den pH-Wert der ASL in CF Schweine durch Inhalation einer Lösung von Natriumbicarbonat ( Backpulver ), des behandelten ASL Lage der meisten Bakterienabtötungs auf dem Gitter (wie ASL von normalen Atemwege) . Umgekehrt , Senken des pH ASL von normalen Atemwegen vermindert Bakterienabtötung . Das Ergebnis bestätigt, dass der pH-Wert ein kritischer Faktor für die Bakterienabtötung ,

"Diese Studie erklärt, warum ein Defekt im CFTR- Kanalprotein führt zu reduzierter Bakterienabtötung und einem Luftweg Abwehrfehler", sagt Tang . " Gefährdete Bicarbonat Transport wegen des defekten CFTR könnte in der ASL , das zeigt die Studie, reduziert die ASL Bakterientötungsfähigkeiterhöht verursachen Säure. "

Mögliche klinische Anwendungen

Obwohl der Ansatz ist nicht bereit für die klinische Anwendung , die Studie zeigt, dass pH-Wert ist ein Faktor in der Atemwege Infektion , was darauf hindeutet , dass Therapien, die Atemwege pH ändern kann möglicherweise hilfreich bei der Verhinderung von Infektionen bei CF-Patienten sein .

Darüber hinaus glauben die Forscher, dass mit Hilfe der Bakterien beschichteten Gitter , um bakterielle Tötung in die Atemwege zu messen könnte eine einfache Möglichkeit, um die Wirksamkeit der anderen neuen CF- Therapien, die derzeit entwickelt werden getestet werden.