I ricercatori studiano gli effetti dell'iperossia sullo sviluppo polmonare di topi neonati privi di germi

Charitharth Vivek Lal, M.D., e i colleghi dell'Università dell'Alabama a Birmingham hanno utilizzato un modello di topo neonato nuovo e unico nel suo genere per studiare l'effetto di alte concentrazioni di ossigeno, o iperossia, sullo sviluppo polmonare di topi neonati privi di germi, ovvero nessun microbi che colonizza i loro polmoni.

Il loro obiettivo è imparare come le differenze nei tipi di microbi che già colonizzano i polmoni umani alla nascita, compresi i neonati estremamente prematuri, possono proteggere o rendere un bambino più suscettibile alla displasia broncopolmonare, o BPD. La BPD è cronica, malattia polmonare pericolosa per la vita della prematurità.

Lal, professore associato presso la Divisione di Neonatologia UAB Pediatria, ha precedentemente dimostrato che uno squilibrio microbico precoce, o disbiosi, è predittivo per lo sviluppo di BPD in neonati con peso alla nascita estremamente basso. Questi neonati, che aveva un peso medio alla nascita di 1 libbra, 8 once, spesso avevano bisogno di ricevere alte concentrazioni di ossigeno perché i loro polmoni non si erano completamente sviluppati.

Per lo studio in corso, abbiamo ipotizzato che i polmoni di topi privi di germi avrebbero una risposta fenotipica esagerata all'iperossia rispetto ai topi non privi di germi. Anziché, abbiamo scoperto che i topi privi di germi in iperossia mostravano una struttura polmonare protetta, meccanica polmonare e diminuzione dei marcatori di infiammazione rispetto ai topi non privi di germi".

Charitharth Vivek Lal, M.D., Professore Associato, UAB Pediatria Divisione di Neonatologia

Le condizioni di iperossia erano l'85% di ossigeno. Nell'aria della stanza, che è il 21 percento di ossigeno, sia i topi privi di germi che i topi non privi di germi avevano uno sviluppo polmonare normale.

Perché la protezione parziale per i neonati germ-free sotto iperossia?

Lal ipotizza che la presenza di alcuni batteri patogeni nei topi non privi di germi possa promuovere la patogenesi del BPD attraverso la segnalazione pro-infiammatoria e l'infiammazione dei neutrofili nei polmoni. "Manipolazione del microbioma delle vie aeree, "Lal ha detto, "potrebbe essere un potenziale intervento terapeutico nella BPD e in altre malattie polmonari".

In un editoriale che accompagna lo studio di Lal nel American Journal of Physiology-Lung, Fisiologia cellulare e molecolare , Kent Willis, M.D., Università del Tennessee-Memphis, disse, "Questo rapporto pone le basi per studi futuri che valutano processi complessi coinvolti negli effetti del microbioma sullo sviluppo e sulle lesioni polmonari. Sarebbe essenziale valutare l'effetto della colonizzazione specifica del microbioma sulla patogenesi della BPD in un modello privo di germi, oltre a valutare l'efficacia del trapianto microbico nell'elaborazione di strategie terapeutiche".

Generalmente, Lal e colleghi hanno scoperto che i topi privi di germi avevano ridotto il danno polmonare indotto dall'iperossia rispetto ai topi non privi di germi, come misurato da spazi alveolari ingranditi con settazione diminuita; i neonati privi di germi avevano una migliore funzione polmonare nell'iperossia, come misurato dalla resistenza polmonare e dalla compliance polmonare totale; e i topi privi di germi avevano diminuito l'infiammazione, misurato dalla mieloperossidasi, interleuchina 1-beta e interferone gamma.

"Ipotizziamo che la presenza di un microbiota patogeno predisponente nei topi non privi di germi e umanizzati possa accentuare la cascata proinfiammatoria nell'iperossia, portando così a un fenotipo peggiore rispetto agli animali privi di germi, " Ha detto Lal. "In assenza di questi microbioti patogeni, gli animali privi di germi possono non aumentare la risposta infiammatoria e quindi possono avere una relativa protezione fenotipica. Questa scoperta è coerente con il nostro precedente studio sul microbioma delle vie aeree neonatali umane in cui abbiamo riscontrato un aumento dell'attività neutrofila e un microbioma delle vie aeree disbiotico con preponderanza di proteobatteri nei pazienti con BPD grave".

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