Nagetiere und Schweine teilen mit bestimmten Wasserorganismen die Fähigkeit, ihren Darm zur Atmung zu verwenden, findet eine Studie, die am 14. Mai in der Zeitschrift veröffentlicht wurde M. Die Forscher zeigten, dass die Zufuhr von Sauerstoffgas oder sauerstoffhaltiger Flüssigkeit durch das Rektum eine lebenswichtige Rettung für zwei Säugetiermodelle von Atemversagen darstellte.
„Die künstliche Atemunterstützung spielt eine wichtige Rolle bei der klinischen Behandlung von Atemversagen aufgrund schwerer Erkrankungen wie Lungenentzündung oder akutem Atemnotsyndrom“, sagt der leitende Studienautor Takanori Takebe (@TakebeLab) von der Tokyo Medical and Dental University und dem Cincinnati Children's Medizinisches Zentrum des Krankenhauses. „Obwohl die Nebenwirkungen und die Sicherheit beim Menschen gründlich bewertet werden müssen, könnte unser Ansatz ein neues Paradigma bieten, um schwerkranke Patienten mit Atemversagen zu unterstützen.“
Mehrere Wasserorganismen haben einzigartige Darmatmungsmechanismen entwickelt, um unter sauerstoffarmen Bedingungen zu überleben, indem sie andere Organe als Lungen oder Kiemen verwenden. Zum Beispiel verwenden Seegurken, Süßwasserfische, die als Schmerlen bezeichnet werden, und bestimmte Süßwasserwelse ihren Darm zur Atmung. Aber es wurde heftig diskutiert, ob Säugetiere ähnliche Fähigkeiten haben.
In der neuen Studie liefern Takebe und seine Mitarbeiter Beweise für die Darmatmung bei Ratten, Mäusen und Schweinen. Zunächst entwarfen sie ein Darmgasbeatmungssystem, um reinen Sauerstoff durch das Rektum von Mäusen zu verabreichen. Sie zeigten, dass ohne das System keine Maus 11 Minuten extrem sauerstoffarmer Bedingungen überlebte. Durch die intestinale Gasventilation erreichte mehr Sauerstoff das Herz, und 75 % der Mäuse überlebten 50 Minuten unter normalerweise tödlichen sauerstoffarmen Bedingungen.
Da das Darmbegasungssystem eine Abrasion der Darmschleimhaut erfordert, ist es insbesondere bei schwerkranken Patienten klinisch kaum durchführbar – daher entwickelten die Forscher auch eine flüssigkeitsbasierte Alternative mit sauerstoffhaltigen Perfluorchemikalien. Diese Chemikalien haben sich bereits klinisch als biokompatibel und beim Menschen sicher erwiesen.
Das Darmflüssigkeitsbelüftungssystem bot Nagetieren und Schweinen, die nicht-tödlichen sauerstoffarmen Bedingungen ausgesetzt waren, therapeutische Vorteile. Mäuse, die eine Darmbeatmung erhielten, konnten in einer Kammer mit 10 % Sauerstoff weiter gehen, und mehr Sauerstoff erreichte ihr Herz im Vergleich zu Mäusen, die keine Darmbeatmung erhielten. Ähnliche Ergebnisse waren bei Schweinen offensichtlich. Darmflüssigkeitsbeatmung kehrte Hautblässe und -kälte um und erhöhte ihren Sauerstoffgehalt, ohne offensichtliche Nebenwirkungen hervorzurufen. Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse, dass diese Strategie bei der Bereitstellung von Sauerstoff, der den Kreislauf erreicht, wirksam ist und die Symptome der Ateminsuffizienz in zwei Säugetier-Modellsystemen lindert.
Mit Unterstützung der japanischen Agentur für medizinische Forschung und Entwicklung zur Bekämpfung der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19)-Pandemie planen die Forscher, ihre präklinischen Studien auszuweiten und regulatorische Schritte einzuleiten, um den Weg zur klinischen Translation zu beschleunigen.
"Das Kürzliche SARS-CoV-2 Die Pandemie überwältigt den klinischen Bedarf an Beatmungsgeräten und künstlichen Lungen, was zu einem kritischen Mangel an verfügbaren Geräten führt und das Leben von Patienten weltweit gefährdet“, sagt Takebe. „Das Niveau der arteriellen Oxygenierung, das unser Beatmungssystem bietet, ist wahrscheinlich ausreichend, um Patienten mit schwerer Ateminsuffizienz zu behandeln, wenn es für die Anwendung am Menschen skaliert wird, und bietet möglicherweise eine lebensrettende Oxygenierung.“
Literaturhinweis: „Säugetier-Enteralbeatmung verbessert respiratorisches Versagen“ von Ryo Okabe, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Yosuke Yoneyama, Yuhei Yokoyama, Satona Tanaka, Akihiko Yoshizawa, Wendy L. Thompson, Gokul Kannan, Eiji Kobayashi, Hiroshi Date und Takanori Takebe, 14. Mai 2021, M.
DOI: 10.1016/j.medj.2021.04.004
Diese Arbeit wurde unterstützt durch das Forschungsprogramm für neu auftretende und wieder auftretende Infektionskrankheiten, Forschungsprojekte zu COVID-19 der Japan Agency for Medical Research and Development sowie das AMED The Translational Research Program und das AMED Program for Technological Innovation of Regenerative Medicine.
