Группа исследователей при участии специалистов Немецкого центра исследований легких (DZL) создала модель «легкие человека на чипе», позволяющую воссоздавать ключевые процессы вентилятор-ассоциированной пневмонии (ВАП). Разработка имитирует развитие инфекции в условиях, максимально близких к реальным. Результаты опубликованы в Journal of Clinical Investigation.
Вентилятор-ассоциированная пневмония остается одной из самых частых инфекций в отделениях интенсивной терапии и связана с высокой смертностью. При этом механизмы ее возникновения изучены ограниченно, в том числе из-за нехватки подходящих экспериментальных моделей. Для устранения этого пробела ученые разработали систему «пневмония на чипе» на базе микрофлюидной платформы, которая воспроизводит альвеолярно-капиллярный барьер, взаимодействие воздуха и жидкости, а также механические дыхательные движения. В работе использовались первичные клетки легких человека, включая альвеолярные эпителиальные и эндотелиальные клетки.
Основной результат исследования связан с воздействием механического растяжения. Установлено, что усиленное растяжение тканей, сопоставимое с интенсивной искусственной вентиляцией легких, повышает восприимчивость легочной ткани к инфекции Pseudomonas aeruginosa, одному из основных возбудителей ВАП. При повышенной механической нагрузке клетки демонстрируют измененный иммунный ответ, а уровень бактериальной колонизации увеличивается.
Созданная модель также воспроизвела ключевые патологические процессы, включая распространение бактерий и механизмы их вирулентности, которые играют важную роль в развитии пневмонии.
Полученные данные показывают, что параметры искусственной вентиляции могут напрямую влиять на течение инфекционного процесса и усиливать его тяжесть. Одновременно работа подтверждает возможности технологий «орган на чипе» для изучения сложных заболеваний в условиях, приближенных к физиологическим.
По оценке авторов, такие модели могут в перспективе помочь в оптимизации режимов вентиляции легких и разработке более точных методов терапии, особенно для пациентов в критическом состоянии в отделениях интенсивной терапии.
