Ученые увидели на искусственных мини-легких, что происходит на ранних стадиях Covid-19
«Мини-легкие», выращенные из образцов ткани, предоставили группе ученых из Южной Кореи и Великобритании важные сведения о том, как коронавирусная инфекция COVID-19 повреждает легкие. В статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell, исследователи подробно описывают механизмы, лежащие в основе инфекции SARS-CoV-2 и раннего врожденного иммунного ответа в легких. Новость появилась на сайте Кембриджского университета.
На сегодняшний день во всем мире зарегистрировано более 40 миллионов случаев заражения COVID-19. Основными тканями-мишенями SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, особенно у пациентов с пневмонией, по всей видимости, являются альвеолы – крошечные воздушные мешочки в легких, которые участвуют в процессе дыхания.
Чтобы лучше понять, как SARS-CoV-2 поражает легкие и вызывает
заболевание, группа ученых из Великобритании и Южной Кореи
обратила свое внимание на органоиды – объемные «мини-органы»,
которые имитируют поведение тканей и органов.
Команда извлекла из живой ткани тип клеток легких, известных как альвеолярные клетки легких второго типа. Перепрограммируя эти клетки обратно на их более раннюю стадию стволовых клеток, ученые смогли вырастить самоорганизующиеся альвеолярно-подобные трехмерные структуры, имитирующие поведение ключевой ткани легкого. Далее они смогли в лаборатории изучить, что происходит, когда эти клетки заражаются коронавирусом.
Команда заразила органоиды штаммом SARS-CoV-2, взятым у пациента из Южной Кореи, которому 26 января 2020 года был поставлен диагноз COVID-19 после поездки в Ухань (Китай). Используя флуоресцентную визуализацию и генетический анализ отдельных клеток, они смогли изучить, как клетки ответили на вирус.
Когда 3D-модели подверглись воздействию SARS-CoV-2, вирус начал
быстро размножаться, полностью инфицировав клетку всего через
шесть часов после заражения. Репликация (копирование) позволяет
вирусу распространяться по организму, заражая другие клетки и
ткани.
Примерно в то же время клетки начали вырабатывать интерфероны – белки, которые действуют как сигналы sos для соседних клеток, побуждая их активировать противовирусную защиту. Через 48 часов интерфероны запустили врожденный иммунный ответ – его первую линию защиты – и клетки начали сопротивляться инфекции.
Через шестьдесят часов после заражения часть альвеолярных клеток начала распадаться, что привело к гибели клеток и повреждению ткани легких.
Хотя исследователи наблюдали изменения в клетках легких в течение
трех дней после заражения, клинические симптомы COVID-19 редко
проявляются так быстро и иногда могут проявляться более чем через
десять дней после заражения. Команда считает, что этому есть
несколько возможных причин. С момента первого проникновения
вируса в верхние дыхательных пути до того, как он попадёт в
альвеолы, может пройти несколько дней. Также может потребоваться
значительная часть альвеолярных клеток для инфицирования или для
дальнейших взаимодействий с иммунными клетками, приводящих к
воспалению, прежде чем у пациента появятся симптомы.
«Основываясь на нашей модели, мы можем ответить на многие ключевые вопросы: например, о генетической предрасположенности к SARS-CoV-2. Также мы можем оценить относительную инфекционность вирусных мутантов и выявить процессы повреждения вируса в альвеолярных клетках человека, подчеркнул доктор Ён Сок Джу (Young Seok Ju), адъюнкт-профессор из Корейского передового института науки и технологий. – Что наиболее важно, это дает возможность разрабатывать и проверять потенциальные терапевтические средства против инфекции SARS-CoV-2».
[Фото: JEONGHWAN YOUK, TAEWOO KIM, AND SEON PYO HONG]
Альвеолярный канал — e-Anatomy — IMAIOS
ПОДПИСАТЬСЯ
ПОДПИСАТЬСЯ
Определение
English
Определение этой анатомической структуры пока отсутствует
Определение на:
English
Я даю согласие на уступку прав, связанных с моим участием в проекте, в соответствии с Правила и условия пользования сайтом.
Галерея
Сравнительная анатомия животных
- Альвеолярные ходы
Переводы
IMAIOS и некоторые третьи лица используют файлы cookie или подобные технологии, в частности для измерения аудитории.
Файлы cookie позволяют нам анализировать и сохранять такую информацию, как характеристики вашего устройства и определенные персональные данные (например, IP-адреса, данные о навигации, использовании и местонахождении, уникальные идентификаторы). Эти данные обрабатываются в следующих целях: анализ и улучшение опыта пользователя и/или нашего контента, продуктов и сервисов, измерение и анализ аудитории, взаимодействие с социальными сетями, отображение персонализированного контента, измерение производительности и привлекательности контента. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей политикой конфиденциальности: privacy policy.
Вы можете дать, отозвать или отказаться от согласия на обработку данных в любое время, воспользовавшись нашим инструментом для настройки файлов cookie. Если вы не согласны с использованием данных технологий, это будет расцениваться как отказ от имеющего правомерный интерес хранения любых файлов cookie. Чтобы дать согласие на использование этих технологий, нажмите кнопку «Принять все файлы cookie».
Аналитические файлы сookie
Эти файлы cookiе предназначены для измерения аудитории: статистика посещаемости сайта позволяет улучшить качество его работы.
- Google Analytics
Функция, структура и заболевания легких альвеол
Альвеолы — это крошечные воздушные мешочки в легких, которые поглощают вдыхаемый вами кислород и поддерживают работу вашего тела. Хотя они микроскопические, альвеолы являются рабочими лошадками вашей дыхательной системы.
У людей в легких в среднем 480 миллионов альвеол, расположенных на концах бронхов. Когда вы вдыхаете, альвеолы расширяются, чтобы насытиться кислородом. Когда вы выдыхаете, альвеолы сужаются от выброса углекислого газа.
В ваше дыхание вовлечены три общих процесса:
- движение воздуха в легкие и из них (вентиляция)
- кислородно-углекислый обмен (диффузия)
- прокачка крови через легкие (перфузия)
Хотя крошечные, альвеолы являются центром газообмена вашей дыхательной системы.
Альвеолы собирают поступающую энергию (кислород), которую вы вдыхаете, и выпускают выходящие отходы (углекислый газ), которые вы выдыхаете.
Проходя через кровеносные сосуды (капилляры) в стенках альвеол, ваша кровь забирает кислород из альвеол и выделяет углекислый газ в альвеолы.
Эти крошечные альвеолы, взятые вместе, образуют очень большую площадь поверхности, которая выполняет работу вашего дыхания, когда вы отдыхаете и тренируетесь. Альвеолы покрывают поверхность более 1399 футов (футов) или 130 квадратных метров (м2).
Эта большая площадь поверхности необходима для обработки огромного количества воздуха, необходимого для дыхания и доставки кислорода в легкие. Ваши легкие всасывают около 1,5 галлона (гл) или 6 литров (л) воздуха в минуту.
Чтобы протолкнуть воздух внутрь и наружу, диафрагма и другие мышцы создают давление внутри грудной клетки. Когда вы вдыхаете, ваши мышцы создают отрицательное давление — меньшее, чем атмосферное давление, которое помогает всасывать воздух.
Когда вы выдыхаете, легкие втягиваются и возвращаются к своему обычному размеру.
Представьте свои легкие в виде двух хорошо разветвленных ветвей дерева, по одной с каждой стороны грудной клетки. Правое легкое состоит из трех отделов (долей), а левое — из двух отделов (над сердцем). Более крупные ветви в каждой доле называются бронхами.
Бронхи делятся на более мелкие ответвления, называемые бронхиолами. И в конце каждой бронхиолы есть небольшой проток (альвеолярный проток), который соединяется с скоплением тысяч микроскопических пузырькообразных структур, альвеол.
Слово «альвеола» происходит от латинского слова «маленькая полость».
Альвеолы в поперечном сечении
Альвеолы организованы в пучки, и каждый пучок сгруппирован в альвеолярном мешочке.
Альвеолы соприкасаются друг с другом, как виноград в плотной грозди. Количество альвеол и альвеолярных мешочков придает легким губчатую консистенцию. Каждая альвеола (единственное число альвеол) составляет около 200 микрометров (мкм) или 0,007 сантиметра (см) в диаметре.
Каждая альвеола имеет чашеобразную форму с очень тонкими стенками. Он окружен сетью кровеносных сосудов, называемых капиллярами, которые также имеют тонкие стенки.
Кислород, которым вы дышите, диффундирует через альвеолы и капилляры в кровь. Выдыхаемый вами углекислый газ диффундирует из капилляров в альвеолы, вверх по бронхиальному дереву и наружу.
Толщина альвеол составляет всего одну клетку, что обеспечивает быстрый газообмен при дыхании.
Об альвеолярных клетках
Наружный слой альвеол, эпителий, состоит из клеток двух типов: 1-го и 2-го типа. .
Альвеолярные клетки типа 2 меньше по размеру и отвечают за выработку вещества («сурфактанта»), которое покрывает внутреннюю поверхность альвеол и способствует снижению поверхностного натяжения. Сурфактант помогает сохранить форму альвеол при вдохе и выдохе.
Клетки альвеол 2 типа также могут превращаться в стволовые клетки. При необходимости для восстановления поврежденных альвеол альвеолярные стволовые клетки могут стать новыми альвеолярными клетками.
Этот, казалось бы, идеальный аппарат для дыхания может сломаться или стать менее эффективным из-за:
- болезни
- старения
- курения и загрязнения воздуха
курения
по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) , табачный дым повреждает легкие. Это приводит к заболеваниям легких, таким как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), эмфизема и хронический бронхит.
Табачный дым раздражает бронхиолы и альвеолы и повреждает слизистую оболочку легких.
Вред от табака накапливается. Годы воздействия сигаретного дыма могут оставить шрамы на легочной ткани, так что ваши легкие не смогут эффективно перерабатывать кислород и углекислый газ. Вред от курения необратим.
Загрязнение
Загрязнение помещений от пассивного курения, плесени, пыли, бытовых химикатов, радона или асбеста может повредить ваши легкие и усугубить существующее заболевание легких.
Загрязнение окружающей среды, например автомобильные или промышленные выбросы, также вредно для легких.
Болезнь
Хроническое курение является известной причиной заболевания легких. Другие причины включают генетику, инфекции или ослабленную иммунную систему. Химиотерапия и лучевая терапия рака также могут способствовать заболеванию легких. Иногда причина заболевания легких неизвестна.
Заболевания легких бывают разных типов, и все они влияют на ваше дыхание. Вот некоторые распространенные заболевания легких:
- хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) : обструкция дыхательных путей из-за повреждения стенок альвеол
- астма: воспаление сужает дыхательные пути и блокирует их площадь поверхности, доступная для газообмена
- идиопатический легочный фиброз : стенки, окружающие альвеолы, рубцуются и утолщаются
- рак легких : рак может начаться в ваших альвеолах
- пневмония: альвеолы наполняются жидкостью, ограничивая потребление кислорода
Старение
Процесс старения может замедлить работу дыхательной системы.
Вы можете заметить, что объем легких уменьшился или мышцы груди ослабли.
Пожилые люди также более подвержены риску бактериальной и вирусной пневмонии.
Узнайте больше о старении и здоровье легких.
Читайте дальше, чтобы узнать, как сохранить здоровье легких.
Ограничьте воздействие загрязняющих веществ
Используйте воздухоочиститель или очиститель воздуха на работе или дома, чтобы уменьшить количество пыли и дыма в помещении. Вы также можете носить маску, если вы подвергаете себя дополнительной пыли, плесени или аллергенам.
Помните о днях, когда атмосферный воздух сильно загрязнен. Вы можете найти прогнозы в Интернете для следующего:
- качество воздуха
- количество пыльцы
- скорость и направление ветра, когда вы смотрите прогнозы погоды в вашем регионе
В дни, когда индекс качества воздуха (AQI) находится на нездоровом уровне диапазоне, сведите воздействие к минимуму, закрыв двери и окна и обеспечив циркуляцию воздуха внутри.
Уменьшите частоту курения
Номер один в списке для поддержания здоровья легких — не курить.
Если вы хотите бросить курить, существуют новые методы, такие как никотинзаместительная терапия. Вы также можете проверить блоги людей, пытающихся бросить курить. Или присоединитесь к группе поддержки, такой как «Бросьте сейчас: свобода от курения», спонсируемой Американской ассоциацией легких.
Позаботьтесь о своем здоровье
- Проходите регулярные медицинские осмотры, чтобы знать, как ваше физическое здоровье в целом.
- Поддерживать сильную иммунную систему. Это может включать в себя своевременное получение прививок и прививок от гриппа.
- Соблюдайте здоровую диету с различными фруктами, овощами, злаками и источниками белка.
- Регулярно делайте физические упражнения. Упражнения помогают поддерживать легкие в хорошей форме, заставляя их работать интенсивнее.
Дыхательная система представляет собой сложный механизм с миллионами альвеол.
Но чаще всего мы даже не задумываемся об этом. Мы вдыхаем и выдыхаем в обычном течении нашего дня.
Когда вы узнаете больше о своих легких или если у вас возникнут проблемы с легкими, вы можете захотеть выполнить некоторую «техническую» работу, чтобы помочь вашим легким нормально функционировать. Дыхательные упражнения для увеличения объема легких могут быть хорошим началом.
Функция, структура и заболевания легких альвеол
Альвеолы — это крошечные воздушные мешочки в легких, которые поглощают вдыхаемый вами кислород и поддерживают работу вашего тела. Хотя они микроскопические, альвеолы являются рабочими лошадками вашей дыхательной системы.
У людей в легких в среднем 480 миллионов альвеол, расположенных на концах бронхов. Когда вы вдыхаете, альвеолы расширяются, чтобы насытиться кислородом. Когда вы выдыхаете, альвеолы сужаются от выброса углекислого газа.
В вашем дыхании участвуют три общих процесса:
- движение воздуха в легкие и из них (вентиляция)
- кислородно-углекислый обмен (диффузия)
- прокачка крови через легкие (перфузия)
Хотя альвеолы крошечные, они являются центром газообмена вашей дыхательной системы.
Альвеолы собирают поступающую энергию (кислород), которую вы вдыхаете, и выпускают выходящие отходы (углекислый газ), которые вы выдыхаете.
Проходя через кровеносные сосуды (капилляры) в стенках альвеол, ваша кровь забирает кислород из альвеол и отдает в альвеолы углекислый газ.
Эти крошечные альвеолы, взятые вместе, образуют очень большую площадь поверхности, которая выполняет работу вашего дыхания, когда вы отдыхаете и тренируетесь. Альвеолы покрывают поверхность более 1,399 футов (футов) или 130 квадратных метров (м2).
Эта большая площадь поверхности необходима для обработки огромного количества воздуха, необходимого для дыхания и доставки кислорода в легкие. Ваши легкие всасывают около 1,5 галлона (гл) или 6 литров (л) воздуха в минуту.
Чтобы протолкнуть воздух внутрь и наружу, ваша диафрагма и другие мышцы помогают создать давление внутри грудной клетки. Когда вы вдыхаете, ваши мышцы создают отрицательное давление — меньшее, чем атмосферное давление, которое помогает всасывать воздух.
Когда вы выдыхаете, легкие втягиваются и возвращаются к своему обычному размеру.
Представьте свои легкие в виде двух хорошо разветвленных ветвей дерева, по одной с каждой стороны грудной клетки. Правое легкое состоит из трех отделов (долей), а левое — из двух отделов (над сердцем). Более крупные ветви в каждой доле называются бронхами.
Бронхи делятся на более мелкие ответвления, называемые бронхиолами. И в конце каждой бронхиолы есть небольшой проток (альвеолярный проток), который соединяется с скоплением тысяч микроскопических пузырькообразных структур, альвеол.
Слово «альвеола» происходит от латинского слова «маленькая полость».
Альвеолы в поперечном сечении
Альвеолы организованы в пучки, и каждый пучок сгруппирован в альвеолярном мешочке.
Альвеолы соприкасаются друг с другом, как виноград в плотной грозди. Количество альвеол и альвеолярных мешочков придает легким губчатую консистенцию. Каждая альвеола (единственное число альвеол) составляет около 200 микрометров (мкм) или 0,007 сантиметра (см) в диаметре.
Каждая альвеола имеет чашеобразную форму с очень тонкими стенками. Он окружен сетью кровеносных сосудов, называемых капиллярами, которые также имеют тонкие стенки.
Кислород, которым вы дышите, диффундирует через альвеолы и капилляры в кровь. Выдыхаемый вами углекислый газ диффундирует из капилляров в альвеолы, вверх по бронхиальному дереву и наружу.
Толщина альвеол составляет всего одну клетку, что обеспечивает быстрый газообмен при дыхании.
О клетках альвеол
Наружный слой альвеол, эпителий, состоит из клеток двух типов: 1-го и 2-го типа.
Альвеолярные клетки типа 1 покрывают 95% альвеолярной поверхности и составляют воздушно-гематический барьер.
Альвеолярные клетки типа 2 меньше по размеру и отвечают за выработку вещества («сурфактанта»), которое покрывает внутреннюю поверхность альвеол и способствует снижению поверхностного натяжения. Сурфактант помогает сохранить форму альвеол при вдохе и выдохе.
Клетки альвеол 2 типа также могут превращаться в стволовые клетки.
При необходимости для восстановления поврежденных альвеол альвеолярные стволовые клетки могут стать новыми альвеолярными клетками.
Этот, казалось бы, идеальный аппарат для дыхания может сломаться или стать менее эффективным из-за:
- болезней
- старения
- курения и загрязнения воздуха
курения
по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США , табачный дым повреждает легкие. Это приводит к заболеваниям легких, таким как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), эмфизема и хронический бронхит.
Табачный дым раздражает бронхиолы и альвеолы и повреждает слизистую оболочку легких.
Вред от табака накапливается. Годы воздействия сигаретного дыма могут оставить шрамы на легочной ткани, так что ваши легкие не смогут эффективно перерабатывать кислород и углекислый газ. Вред от курения необратим.
Загрязнение
Загрязнение помещений от пассивного курения, плесени, пыли, бытовых химикатов, радона или асбеста может повредить ваши легкие и усугубить существующее заболевание легких.
Загрязнение окружающей среды, например автомобильные или промышленные выбросы, также вредно для легких.
Болезнь
Хроническое курение является известной причиной заболевания легких. Другие причины включают генетику, инфекции или ослабленную иммунную систему. Химиотерапия и лучевая терапия рака также могут способствовать заболеванию легких. Иногда причина заболевания легких неизвестна.
Заболевания легких бывают разных типов, и все они влияют на ваше дыхание. Вот некоторые распространенные заболевания легких:
- хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) : обструкция дыхательных путей из-за поврежденных стенок альвеол
- астма: воспаление сужает дыхательные пути и блокирует их стать рубцовой и утолщенной
- рак легких : рак может начаться в альвеолах
- пневмония: альвеолы наполняются жидкостью, ограничивая потребление кислорода
Старение
Процесс старения может замедлить работу дыхательной системы.
Вы можете заметить, что объем легких уменьшился или мышцы груди ослабли.
Пожилые люди также более подвержены риску бактериальной и вирусной пневмонии.
Узнайте больше о старении и здоровье легких.
Читайте дальше, чтобы узнать, как сохранить здоровье легких.
Ограничьте воздействие загрязняющих веществ
Используйте воздухоочиститель или очиститель воздуха на работе или дома, чтобы уменьшить количество пыли и дыма в помещении. Вы также можете носить маску, если вы подвергаете себя дополнительной пыли, плесени или аллергенам.
Помните о днях, когда атмосферный воздух сильно загрязнен. Вы можете найти прогнозы в Интернете для следующего:
- качество воздуха
- количество пыльцы
- скорость и направление ветра, когда вы смотрите прогнозы погоды в вашем регионе
В дни, когда индекс качества воздуха (AQI) находится на нездоровом уровне диапазоне, сведите воздействие к минимуму, закрыв двери и окна и обеспечив циркуляцию воздуха внутри.
Уменьшите частоту курения
Номер один в списке для поддержания здоровья легких — отказ от курения.
Если вы хотите бросить курить, существуют новые методы, такие как никотинзаместительная терапия. Вы также можете проверить блоги людей, пытающихся бросить курить. Или присоединитесь к группе поддержки, такой как «Бросьте сейчас: свобода от курения», спонсируемой Американской ассоциацией легких.
Позаботьтесь о своем здоровье
- Проходите регулярные медицинские осмотры, чтобы знать, как ваше физическое здоровье в целом.
- Поддерживайте сильную иммунную систему. Это может включать в себя своевременное получение прививок и прививок от гриппа.
- Соблюдайте здоровую диету с различными фруктами, овощами, злаками и источниками белка.
- Регулярно делайте физические упражнения. Упражнения помогают поддерживать легкие в хорошей форме, заставляя их работать интенсивнее.
Дыхательная система представляет собой сложный механизм с миллионами альвеол.
