În ansamblul cercetărilor științifice care implică plămânii, modelele studiate pe animale (cum ar fi șoarecii) sunt folosite adeseori, însă există o diferență fundamentală între oameni și rozătoare în ceea ce privește căile respiratorii distale – șoarecii nu au bronhiole.
Această diferență structurală face ca cercetarea în domeniul tratamentului bolilor pulmonare să fie deosebit de complicată. Demonstrând încă o dată această diferență, un nou studiu a dezvăluit recent existența unor celule unice care căptușesc bronhiolele umane și care nu există la șoareci, conform revistei Nature.
Numite „celule secretoare ale căilor respiratorii (ASC)”, se crede că acestea joacă un rol structural crucial în menținerea integrității căilor respiratorii. De asemenea, acestea ar avea o funcție similară cu cea a celulelor progenitoare (și a celulelor stem), ceea ce le-ar face, probabil, potențiale ținte pentru viitoarele tratamente.
Consistența spongioasă a plămânilor se datorează milioanelor de ramuri goale care îi umplu. Acestea sunt folosite pentru a transporta și procesa aerul pe care corpul îl primește de la mediul exterior.
Acestea sunt ca un copac ale cărui crengi se împart în mii de alte ramuri minuscule, ale căror vârfuri duc la alveole (micile saci de aer care permit schimbul de gaze între sânge și plămâni în ansamblu).
Majoritatea bolilor pulmonare, cum ar fi boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC), afectează și distrug celulele care căptușesc ramurile plămânilor. Fiecare celulă sau grup de celule din plămâni are un rol specific de jucat.
Funcționarea plămânilor este atât de complexă, încât este încă parțial neînțeleasă de oamenii de știință. Această lipsă de înțelegere este cauzată parțial de studiile pe modele animale, cum ar fi șoarecii, unde structurile anatomice nu sunt exact aceleași ca la om.
Deși șoarecii sunt cel mai des folosiți în biologie, datorită numeroaselor asemănări anatomice cu oamenii, multe lacune rămân neacoperite, în special în ceea ce privește plămânii.
„Se știe de ceva timp că plămânii umani și cei ai șoarecilor au căi respiratorii diferite”, explică pentru Live Science autorul principal al studiului, Edward Morrisey, profesor la Școala de Medicină Perelman a Universității din Pennsylvania, specializat în sisteme respiratorii.
Cu toate acestea, evoluțiile în tehnologia medicală au atenuat această problemă, inclusiv izolarea celulelor, țesuturilor și organelor, ceea ce a deschis ușa pentru studii suplimentare.
„Tehnologiile emergente ne-au permis doar recent să prelevăm și să identificăm tipuri de celule unice”, adaugă Morrisey.
Potrivit studiului descris în Nature, celulele RAS au fost găsite în interiorul bronhiolelor. Prezența lor este considerată a fi fundamentală pentru buna funcționare a plămânilor.
Celule care nu există la șoareci
Înainte de a descoperi noile celule RAS, cercetătorii de la Școala de Medicină Perelman de la Universitatea din Pennsylvania încercau să înțeleagă diferențele dintre celulele pulmonare ale oamenilor și cele ale șoarecilor.
Prin urmare, au prelevat mostre de țesut din plămâni umani sănătoși și au secvențiat genele din fiecare celulă. Secvențierea a dezvăluit existența RAS, care nu erau cunoscute anterior și nu se găseau la șoareci.
Mai mult, aceste celule sunt prezente doar în bronhiole și sunt distincte de cele prezente în căile respiratorii proximale. Grupul de cercetători a descoperit RAS și la dihori, al căror sistem respirator este mai asemănător din punct de vedere anatomic cu cel al oamenilor.
Experții au dedus apoi că majoritatea mamiferelor de aceeași mărime sau mai mari ar poseda probabil toate aceste faimoase celule RAS.
Două funcții principale
Prima funcție identificată pentru celulele RAS nou descoperite este secreția de molecule care alcătuiesc lichidul care căptușește bronhiolele. În special, aceste molecule sunt esențiale în microarhitectura epiteliului respirator, menținând integritatea acestuia și maximizând eficiența plămânilor ca întreg.
Al doilea rol al RAS este acela de a servi drept celule progenitoare pentru celulele alveolare de tip 2, (AT2), care sunt specializate în producerea de molecule de reparare. Celulele progenitoare au aceleași capacități ca și celulele stem și se pot diferenția în alte tipuri de celule, în funcție de nevoile organului.
Astfel, RAS sunt esențiale pentru menținerea și regenerarea alveolelor. Potrivit autorilor, RAS sunt așa numiții progenitori „facultativi”. Acestea sunt denumite astfel deoarece acționează atât ca celule progenitoare, cât și ca celule funcționale cruciale în menținerea sănătății căilor respiratorii.
De asemenea, se crede că RAS sunt implicate în patologiile legate de fumat, cum ar fi BPOC. Din punct de vedere tehnic, aceste celule ar trebui să prevină sau să amelioreze simptomele acestor boli prin repararea alveolelor.
Cu toate acestea, cercetătorii cred că fumatul ar putea să le deterioreze sau chiar să le distrugă complet, ceea ce ar putea explica probabil ireversibilitatea simptomelor BPOC.
Controlul diferențierii SAR ar putea fi calea de urmat în căutarea de tratamente.
„Dat fiind faptul că BPOC este o boală despre care știm foarte puțin, orice idei noi ar trebui să ajute domeniul să înceapă să se gândească la noi abordări terapeutice care ar putea duce la tratamente mai bune”, conchide Morrisey.