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CIÊNCIAS: ESTUDO DE HARVARD DEMONSTRA QUE RESPIRAR PROFUNDAMENTE PODE COMBATER VÍRUS

Um estudo de Harvard demonstrou que os meros movimentos da respiração, conhecidos por influenciar as funções vitais dos pulmões, incluindo a manutenção do tecido saudável, quando em padrão constante de alongamento e relaxamento faz ainda mais – gera respostas imunes contra vírus invasores, como o COVID-19. Convido você a ler o artigo completo a seguir e conhecer os detalhes desse estudo.

Humanos podem combater vírus respirando profundamente – estudo de Harvard mostra como funciona

A pessoa média terá mais de 600 milhões de respirações ao longo de sua vida. Cada respiração estica os tecidos dos pulmões a cada inspiração e os relaxa a cada expiração. Os meros movimentos da respiração são conhecidos por influenciar as funções vitais dos pulmões, incluindo a manutenção do tecido saudável.

Agora, uma nova pesquisa do Wyss Institute da Universidade de Harvard revelou que esse padrão constante de alongamento e relaxamento faz ainda mais – gera respostas imunes contra vírus invasores, como o COVID-19.

Usando um ‘Chip de Pulmão Humano’ que replica as estruturas e funções do saco de ar do pulmão, ou “alvéolo”, a equipe de pesquisa descobriu que, aplicando forças mecânicas que imitam os movimentos respiratórios, eles podem suprimir a replicação do vírus da gripe, enquanto ativam o sistema imunológico protetor inato. respostas.

“Esta pesquisa demonstra a importância dos movimentos respiratórios para a função pulmonar humana, incluindo respostas imunes à infecção, e mostra que nosso chip de alvéolo humano pode ser usado para modelar essas respostas nas porções profundas do pulmão, onde as infecções geralmente são mais graves e levam à hospitalização e à morte”, disse o co-primeiro autor Haiqing Bai, Ph.D., um bolsista de desenvolvimento de tecnologia Wyss no Instituto. Os resultados foram publicados esta semana na Nature Communications.

Criando uma gripe em um chip

Como as fases iniciais da pandemia de COVID-19 deixaram dolorosamente claro, o pulmão é um órgão vulnerável onde a inflamação, em resposta à infecção, pode gerar uma “tempestade de citocinas” que pode ter consequências mortais. No entanto, os pulmões também são muito complexos e é difícil replicar suas características únicas no laboratório. Essa complexidade dificultou a compreensão da ciência de como os pulmões funcionam nos níveis celular e tecidual, em estados saudáveis ​​e doentes.

Os Chips de Órgãos Humanos do Wyss Institute foram desenvolvidos para resolver esse problema e demonstraram replicar fielmente as funções de muitos órgãos humanos diferentes no laboratório, incluindo o pulmão. Como parte de projetos financiados pelo NIH e DARPA desde 2017, os pesquisadores da Wyss têm trabalhado na replicação de várias doenças em Lung Airway e Alveolus Chips para estudar como os tecidos pulmonares reagem a vírus com potencial pandêmico e testar possíveis tratamentos.

Durante seu doutorado treinando, Bai estudou doenças que afetam os minúsculos sacos de ar dentro dos pulmões, onde o oxigênio é rapidamente trocado por dióxido de carbono. Essa fundação o preparou para enfrentar o desafio de recriar uma infecção de gripe em um Alveolus Chip para que a equipe pudesse estudar como esses espaços pulmonares profundos montam respostas imunes contra invasores virais.

Microestrutura de alvéolos pulmonares humanos pelo Instituto Wyss da Universidade de Harvard 

Bai e sua equipe primeiro alinharam os dois canais microfluídicos paralelos de um Organ Chip com diferentes tipos de células humanas vivas – células pulmonares alveolares no canal superior e células dos vasos sanguíneos pulmonares no canal inferior – para recriar a interface entre os sacos aéreos humanos e seus capilares de transporte de sangue. Para imitar as condições que os alvéolos experimentam no pulmão humano, o canal revestido por células alveolares foi preenchido com ar, enquanto o canal do vaso sanguíneo foi perfundido com um meio de cultura fluido contendo nutrientes que normalmente são fornecidos pelo sangue. Os canais foram separados por uma membrana porosa que permitiu que as moléculas fluíssem entre eles.

Estudos anteriores do Wyss Institute estabeleceram que a aplicação de alongamento cíclico em Alveolus Chips para imitar os movimentos respiratórios produz respostas biológicas que imitam as observadas in vivo. Isso é feito aplicando sucção em câmaras laterais ocas adjacentes aos canais fluídicos revestidos de células para esticar e relaxar ritmicamente os tecidos pulmonares em 5%, que é o que os pulmões humanos normalmente experimentam a cada respiração.

Quando a equipe infectou esses chips de alvéolos “respiradores” com influenza H3N2, introduzindo o vírus no canal de ar, eles observaram o desenvolvimento de várias características conhecidas da infecção por influenza, incluindo a quebra de junções entre as células, um aumento de 25% na morte celular, e o início de programas de reparo celular. A infecção também levou a níveis muito mais altos de múltiplas citocinas inflamatórias no canal dos vasos sanguíneos, incluindo o interferon tipo III, uma defesa natural contra a infecção viral que também é ativada em estudos de infecção por gripe in vivo.

Além disso, as células dos vasos sanguíneos dos chips infectados expressaram níveis mais altos de moléculas de adesão, o que permitiu que as células imunes, incluindo células B, células T e monócitos no meio de perfusão, se ligassem às paredes dos vasos sanguíneos para ajudar a combater a infecção. Esses resultados confirmaram que o Alveolus Chip estava montando uma resposta imune contra o H3N2 que recapitulou o que acontece no pulmão de pacientes humanos infectados pelo vírus da gripe.

Concentre-se em sua respiração

A equipe então realizou o mesmo experimento sem movimentos respiratórios mecânicos. Para sua surpresa, os chips expostos a movimentos respiratórios tiveram 50% menos mRNA viral em seus canais alveolares e uma redução significativa nos níveis de citocinas inflamatórias em comparação aos chips estáticos. A análise genética revelou que a cepa mecânica ativou vias moleculares relacionadas à defesa imunológica e múltiplos genes antivirais, e essas ativações foram revertidas quando o alongamento cíclico foi interrompido.

“Esta foi a nossa descoberta mais inesperada – que o estresse mecânico por si só pode gerar uma resposta imune inata no pulmão”, disse o co-primeiro autor Longlong Si , Ph.D., ex-bolsista de desenvolvimento de tecnologia da Wyss que agora é professor na Universidade de Shenzhen. Instituto de Tecnologia Avançada na China.

Sabendo que às vezes os pulmões sofrem mais de 5% de tensão, como no distúrbio pulmonar obstrutivo crônico (DPOC) ou quando os pacientes são colocados em ventiladores mecânicos, os cientistas aumentaram a tensão para 10% para ver o que aconteceria. A cepa mais alta causou um aumento nos genes e processos da resposta imune inata, incluindo várias citocinas inflamatórias.

“Como o nível de tensão mais alto resultou em maior produção de citocinas, isso pode explicar por que pacientes com doenças pulmonares como DPOC sofrem de inflamação crônica e por que os pacientes que são colocados em ventiladores de alto volume às vezes sofrem lesão pulmonar induzida pelo ventilador”, explicou Si.

Os cientistas então deram um passo adiante, comparando as moléculas de RNA presentes nas células dentro dos Chips Alveolus tensos versus estáticos para ver se eles poderiam identificar como os movimentos respiratórios estavam gerando uma resposta imune. Eles identificaram uma proteína de ligação ao cálcio, chamada S100A7, que não foi detectada em chips estáticos, mas altamente expressa em chips tensos, sugerindo que sua produção foi induzida por estiramento mecânico. Eles também descobriram que o aumento da expressão de S100A7 regulava positivamente muitos outros genes envolvidos na resposta imune inata, incluindo múltiplas citocinas inflamatórias.

Com base nesse resultado promissor, a equipe infectou Chips Alveolus com o vírus H3N2 e administrou o medicamento azeliragon em sua dose terapêutica duas horas após a infecção.

Este medicamento bloqueou significativamente a produção de citocinas inflamatórias – um efeito que foi ainda mais aprimorado quando eles adicionaram o medicamento antiviral molnupiravir (que foi recentemente aprovado para pacientes com COVID-19) ao regime de tratamento.

No entanto, embora o azeliragon seja um medicamento anti-inflamatório promissor, os cientistas alertaram que são necessários mais estudos para determinar um regime de tratamento seguro e eficaz em humanos.

Enquanto isso, a respiração robusta é algo que todos podemos fazer ao longo de qualquer estação para promover uma boa saúde.

Fonte: Good News Network

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