Forskare studerar effekterna av hyperoxi på lungutvecklingen av nyfödda möss utan bakterier

Charitharth Vivek Lal, M.D., och University of Alabama i Birmingham har kollegor använt en ny och första i sitt slag nyfödda musmodell för att studera effekten av höga syrekoncentrationer, eller hyperoxi, om lungutveckling av nyfödda möss som är bakteriefria-vilket betyder att inga mikrober koloniserar deras lungor.

Deras mål är att lära sig hur skillnader i de typer av mikrober som redan koloniserar mänskliga lungor vid födseln - inklusive extremt för tidigt födda barn - kan skydda eller göra ett spädbarn mer mottagligt för bronkopulmonell dysplasi, eller BPD. BPD är en kronisk, livshotande lungsjukdom av prematuritet.

Lal, docent vid UAB Pediatrics Division of Neonatology, har tidigare visat att en tidig mikrobiell obalans, eller dysbios, är förutsägbar för utvecklingen av BPD hos extremt låga barn med födelsevikt. Dessa spädbarn, som hade en genomsnittlig födelsevikt på 1 pund, 8 uns, behövde ofta få höga syrekoncentrationer eftersom deras lungor inte hade utvecklats fullt ut.

För den aktuella studien, vi antog att lungorna hos bakteriefria möss skulle ha ett överdrivet fenotypiskt svar på hyperoxi jämfört med icke-bakteriefria möss. Istället, vi fann att bakteriefria möss vid hyperoxi visade skyddad lungstruktur, lungmekanik och minskade inflammationsmarkörer jämfört med icke-bakteriefria möss. "

Charitharth Vivek Lal, M.D., docent, UAB Pediatrics Division of Neonatology

Hyperoxi -förhållandena var 85 procent syre. I rumsluften, vilket är 21 procent syre, både de bakteriefria mössen och de icke-bakteriefria mössen hade normal lungutveckling.

Varför delvis skydd för de bakteriefria nyfödda under hyperoxi?

Lal spekulerar i att närvaron av en patogen bakterie i de icke-bakteriefria mössen kan främja BPD-patogenes genom proinflammatorisk signalering och inflammation från neutrofiler i lungorna. "Manipulation av luftvägarnas mikrobiom, "Lal sa, "kan vara ett potentiellt terapeutiskt ingripande vid BPD och andra lungsjukdomar."

I en ledare som åtföljer Lals studie i American Journal of Physiology-Lung, Cellulär och molekylär fysiologi , Kent Willis, M.D., University of Tennessee-Memphis, sa, "Denna rapport sätter scenen för framtida studier som utvärderar komplexa processer som är inblandade i mikrobiomeffekter på lungutveckling och skada. Det skulle vara viktigt att utvärdera effekten av specifik mikrobiomkolonisering på BPD-patogenes i en bakteriefri modell, förutom att bedöma effekten av mikrobiell transplantation vid utformning av terapeutiska strategier. "

I allmänhet, Lal och kollegor fann att bakteriefria möss hade minskat hyperoxi-inducerad lungskada jämfört med icke-bakteriefria möss, mätt med förstorade alveolära utrymmen med minskad septation; de bakteriefria nyfödda hade bättre lungfunktion vid hyperoxi, mätt med lungresistens och total lungkompatibilitet; och de bakteriefria mössen hade minskad inflammation, mätt med myeloperoxidas, interleukin 1-beta och interferon-gamma.

"Vi spekulerar i att förekomsten av predisponerande patogen mikrobiota i icke-bakteriefria och humaniserade möss kan framhäva den proinflammatoriska kaskaden vid hyperoxi, vilket leder till en sämre fenotyp jämfört med bakteriefria djur, "Sa Lal." I avsaknad av dessa patogena mikrobioter, bakteriefria djur får inte montera det inflammatoriska svaret och kan därför ha ett relativt fenotypiskt skydd. Detta fynd överensstämmer med vår tidigare humana neonatala luftvägs mikrobiomstudie där vi fann ökad neutrofil aktivitet och en dysbiotisk luftvägs mikrobiom med proteobakteriell övervägande hos allvarliga BPD -patienter. "

• Kombinationsbehandling förbättrar överlevnaden hos patienter med hepatocellulärt karcinom
• Forskare vänder sig till äldre behandlingsmetoder för nya hälsoutmaningar