Roditori e maiali condividono con alcuni organismi acquatici la capacità di usare il loro intestino per la respirazione, trova uno studio pubblicato il 14 maggio sulla rivista Con. I ricercatori hanno dimostrato che la somministrazione di ossigeno gassoso o liquido ossigenato attraverso il retto ha fornito un salvataggio vitale a due modelli di mammiferi di insufficienza respiratoria.
"Il supporto respiratorio artificiale svolge un ruolo fondamentale nella gestione clinica dell'insufficienza respiratoria dovuta a malattie gravi come la polmonite o la sindrome da distress respiratorio acuto", afferma l'autore senior dello studio Takanori Takebe (@TakebeLab) della Tokyo Medical and Dental University e del Cincinnati Children's Centro medico ospedaliero. "Sebbene gli effetti collaterali e la sicurezza debbano essere valutati a fondo negli esseri umani, il nostro approccio potrebbe offrire un nuovo paradigma per supportare i pazienti critici con insufficienza respiratoria".
Diversi organismi acquatici hanno sviluppato meccanismi di respirazione intestinale unici per sopravvivere in condizioni di basso contenuto di ossigeno utilizzando organi diversi dai polmoni o dalle branchie. Ad esempio, i cetrioli di mare, i pesci d'acqua dolce chiamati botia e alcuni pesci gatto d'acqua dolce usano il loro intestino per la respirazione. Ma è stato molto dibattuto se i mammiferi abbiano capacità simili.
Nel nuovo studio, Takebe e i suoi collaboratori forniscono prove della respirazione intestinale in ratti, topi e maiali. In primo luogo, hanno progettato un sistema di ventilazione del gas intestinale per somministrare ossigeno puro attraverso il retto dei topi. Hanno dimostrato che senza il sistema nessun topo è sopravvissuto per 11 minuti in condizioni di bassissimo livello di ossigeno. Con la ventilazione del gas intestinale, più ossigeno ha raggiunto il cuore e il 75% dei topi è sopravvissuto a 50 minuti di condizioni di basso contenuto di ossigeno normalmente letali.
Poiché il sistema di ventilazione dei gas intestinali richiede l'abrasione della mucosa intestinale, è improbabile che sia clinicamente fattibile, specialmente nei pazienti gravemente malati, quindi i ricercatori hanno anche sviluppato un'alternativa a base di liquidi utilizzando perfluorochimici ossigenati. Queste sostanze chimiche hanno già dimostrato clinicamente di essere biocompatibili e sicure per l'uomo.
Il sistema di ventilazione del liquido intestinale ha fornito benefici terapeutici a roditori e maiali esposti a condizioni di basso contenuto di ossigeno non letali. I topi che ricevevano la ventilazione intestinale potevano camminare più lontano in una camera di ossigeno al 10% e più ossigeno raggiungeva il loro cuore, rispetto ai topi che non ricevevano la ventilazione intestinale. Risultati simili erano evidenti nei suini. La ventilazione liquida intestinale ha invertito il pallore e la freddezza della pelle e ha aumentato i loro livelli di ossigeno, senza produrre effetti collaterali evidenti. Presi insieme, i risultati mostrano che questa strategia è efficace nel fornire ossigeno che raggiunge la circolazione e allevia i sintomi dell'insufficienza respiratoria in due sistemi modello di mammiferi.
Con il supporto dell'Agenzia giapponese per la ricerca e lo sviluppo medico per combattere la malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) pandemia, i ricercatori intendono ampliare i loro studi preclinici e perseguire misure normative per accelerare il percorso verso la traduzione clinica.
"Il recente SARS-CoV-2 La pandemia sta sovraccaricando la necessità clinica di ventilatori e polmoni artificiali, con conseguente carenza critica di dispositivi disponibili e mettendo in pericolo la vita dei pazienti in tutto il mondo", afferma Takebe. "Il livello di ossigenazione arteriosa fornito dal nostro sistema di ventilazione, se ridimensionato per l'applicazione umana, è probabilmente sufficiente per trattare i pazienti con grave insufficienza respiratoria, fornendo potenzialmente un'ossigenazione salvavita".
Riferimento: "La ventilazione enterale dei mammiferi migliora l'insufficienza respiratoria" di Ryo Okabe, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Yosuke Yoneyama, Yuhei Yokoyama, Satona Tanaka, Akihiko Yoshizawa, Wendy L. Thompson, Gokul Kannan, Eiji Kobayashi, Hiroshi Date e Takanori Takebe, 14 maggio 2021, Con.
DOI: 10.1016/j.medj.2021.04.004
Questo lavoro è stato supportato dal programma di ricerca sulle malattie infettive emergenti e riemergenti, dai progetti di ricerca sul COVID-19, dall'Agenzia giapponese per la ricerca e lo sviluppo medico e dal programma di ricerca traslazionale AMED e dal programma AMED per l'innovazione tecnologica della medicina rigenerativa.
