Forskere studerer effekten av hyperoksi på lungeutviklingen av bakteriefri nyfødte mus

Charitharth Vivek Lal, M.D., og University of Alabama i Birmingham har kolleger brukt en ny og første i sitt slag nyfødte musemodell for å studere effekten av høye oksygenkonsentrasjoner, eller hyperoksi, om lungeutvikling av nyfødte mus som er bakteriefri-noe som betyr at ingen mikrober koloniserer lungene.

Målet deres er å lære hvordan forskjeller i typer mikrober som allerede koloniserer menneskelige lunger ved fødselen - inkludert ekstremt premature spedbarn - kan beskytte eller gjøre et spedbarn mer utsatt for bronkopulmonær dysplasi, eller BPD. BPD er en kronisk, livstruende lungesykdom av prematuritet.

Lal, lektor i UAB Pediatrics Division of Neonatology, har tidligere vist at en tidlig mikrobiell ubalanse, eller dysbiose, er prediktiv for utvikling av BPD hos spedbarn med ekstremt lav fødselsvekt. Disse spedbarn, som hadde en gjennomsnittlig fødselsvekt på 1 kilo, 8 gram, ofte trengte å få høye konsentrasjoner av oksygen fordi lungene ikke var fullt utviklet.

For den nåværende studien, vi antok at lungene til bakteriefrie mus ville ha en overdrevet fenotypisk respons på hyperoksi sammenlignet med mus som ikke er bakteriefri. I stedet, vi fant at bakteriefri mus ved hyperoksi viste beskyttet lungestruktur, lungemekanikk og reduserte betennelsesmarkører sammenlignet med mus som ikke er bakteriefri. "

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

Hyperoksi -forholdene var 85 prosent oksygen. I romluften, som er 21 prosent oksygen, både de bakteriefrie musene og de ikke-bakteriefrie musene hadde normal lungeutvikling.

Hvorfor delvis beskyttelse for de bakteriefrie nyfødte under hyperoksi?

Lal spekulerer i at tilstedeværelsen av en eller annen patogen bakterie i de ikke-bakteriefrie musene kan fremme BPD-patogenese gjennom pro-inflammatorisk signalering og betennelse fra nøytrofile i lungene. "Manipulering av luftveismikrobiomet, "Sa Lal, "kan være en potensiell terapeutisk intervensjon ved BPD og andre lungesykdommer."

I en redaksjon som følger med Lals studie i American Journal of Physiology-Lung, Cellulær og molekylær fysiologi , Kent Willis, M.D., University of Tennessee-Memphis, sa, "Denne rapporten setter scenen for fremtidige studier som evaluerer komplekse prosesser involvert i mikrobiomeffekter på lungeutvikling og skade. Det ville være avgjørende å evaluere effekten av spesifikk mikrobiomkolonisering på BPD-patogenese i en bakteriefri modell, i tillegg til å vurdere effekten av mikrobiell transplantasjon ved utforming av terapeutiske strategier. "

Generelt, Lal og kolleger fant at bakteriefri mus hadde redusert hyperoksi-indusert lungeskade sammenlignet med mus som ikke var bakteriefri, målt ved forstørrede alveolære mellomrom med redusert septasjon; de bakteriefrie nyfødte hadde bedre lungefunksjon ved hyperoksi, målt ved lungemotstand og total lungekonformitet; og de bakteriefrie musene hadde redusert betennelse, målt ved myeloperoksidase, interleukin 1-beta og interferon-gamma.

"Vi spekulerer i at tilstedeværelsen av predisponerende patogen mikrobiota i ikke-bakteriefrie og humaniserte mus kan fremheve den proinflammatoriske kaskaden ved hyperoksi, fører dermed til en verre fenotype sammenlignet med bakteriefri dyr, "Lal sa." I fravær av disse patogene mikrobiota, bakteriefri dyr kan ikke montere den inflammatoriske responsen og kan derfor ha relativ fenotypisk beskyttelse. Dette funnet er i samsvar med vår tidligere humane neonatale luftveismikrobiomstudie der vi fant økt nøytrofil aktivitet og et dysbiotisk luftveismikrobiom med proteobakteriell overvekt hos alvorlige BPD -pasienter. "

• Kombinasjonsterapi forbedrer overlevelse hos pasienter med hepatocellulært karsinom
• Forskere vender seg til eldre behandlingsmetoder for nye helseutfordringer