sobota, 3 grudnia 2022

Innowacyjne urządzenie do oddychania oferuje obietnicę poprawy życia osób z POChP

Jedna na 10 osób dorosłych cierpi na wyniszczające skutki przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Badania nad nowym urządzeniem do oddychania opracowanym przez pulmonologów z Uniwersytetu w Cincinnati dają nadzieję na poprawę ich życia. Nowe urządzenie nie tylko poprawia objawy duszności i jakość życia osób z POChP, ale także oferuje korzyści dla osób zmagających się ze stresem i niepokojem oraz praktykujących mindfulness, medytację lub jogę. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Respiratory Care. Urządzenie, zwane PEP Buddy, zostało stworzone przez Muhammada Ahsana Zafara, MD, i Ralpha Panosa, MD. Zafar jest profesorem nadzwyczajnym w Departamencie Chorób Płuc, Opieki Krytycznej i Medycyny Snu w UC College of Medicine, podczas gdy Panos jest profesorem emerytowanym w dziedzinie chorób płuc i opieki krytycznej w UC College of Medicine i jest dyrektorem krajowego programu tele-ICU dla U.S. Veterans Affairs. U osób z POChP wydostanie wdychanego powietrza z płuc przy każdym oddechu trwa dłużej z powodu ciaśniejszych przewodów powietrznych. Dlatego też, gdy oddychają szybko, jak podczas aktywności fizycznej, powietrze jest zatrzymywane w płucach. To gromadzenie się powietrza lub "dynamiczna hiperinflacja" jest główną przyczyną duszności i prowadzi do obniżenia poziomu tlenu. Ponieważ oddychanie staje się trudne podczas aktywności fizycznej, ludzie stają się coraz mniej aktywni i bardziej odizolowani. Panos i Zafar opracowali urządzenie bez użycia rąk, które jest wielkości gwizdka. Zafar powiedział, że spojrzał na urządzenia do oddychania z dodatnim ciśnieniem oddechowym (PEP) na rynku i były one ręczne, duże i nieporęczne, więc próbowali wymyślić coś, co jest bardzo proste, lekkie i łatwe w użyciu. Urządzenie jest przeznaczone do noszenia na szyi ze smyczą do codziennego użytku i wkładania do ust w razie potrzeby, podczas lub po wysiłku. W badaniu przebadali osoby z POChP, którym brakowało tchu i dali im dwa zadania. "Przeprowadziliśmy sześciominutowy test chodu z urządzeniem i bez niego" - mówi Zafar. "Otrzymali urządzenie, aby zabrać je do domu i używać w codziennych czynnościach. W ciągu dwóch tygodni przeprowadzono badanie kontrolne, aby sprawdzić, jak używanie PEP Buddy wpłynęło na ich duszności i ocenę jakości życia." Badanie wykazało, że 72% uczestników miało znaczący wpływ na zmniejszenie ich duszności i poprawę jakości życia. Wśród tych, którym spadłby poziom tlenu podczas chodzenia, 36% z nich nie spadł poziom tlenu podczas używania PEP Buddy. Jest to pierwsze urządzenie mechaniczne, które wykazuje taki wpływ na poziom tlenu u osób z POChP. Maja Flannery, użytkowniczka PEP Buddy z przewlekłą chorobą płuc i zaburzeniami przepływu powietrza, mówi, że urządzenie zmieniło jej codzienne życie. "Jestem tak szczęśliwa, że miałam szczęście być częścią badania i mogłam używać tego wspaniałego małego urządzenia, aby lepiej oddychać" - mówi Flannery. "Używam go, gdy wstaję rano. Pomaga w zapotrzebowaniu na powietrze przy zmianie pozycji z leżącej na stojącą i ćwiczy moje płuca, aby były bardziej przygotowane na dzień. Uważam, że jest pomocny w wydostawaniu uwięzionego powietrza podczas aktywności, dzięki czemu mogę grać dłuższe punkty podczas gry w tenisa, a także szybciej dochodzić do siebie między punktami. Moi przyjaciele z tenisa śmieją się, że to mój 'magiczny gwizdek'". UC's Zafar mówi, że następnym krokiem w tych badaniach jest przeprowadzenie długoterminowego badania, aby zobaczyć wpływ na użycie inhalatorów ratunkowych, wizyt na oddziale ratunkowym i długoterminowych objawów i zdolności funkcjonalnych u osób z POChP. PEP Buddy może być również obiecującym dodatkiem do programów rehabilitacji pulmonologicznej w celu szybszej poprawy i utrzymania lepszych wyników. Badają oni również inne zastosowania PEP Buddy w opiece zdrowotnej. "Jako lekarz czuję satysfakcję, że dostarczamy coś nowego, co może faktycznie poprawić życie ludzi" - mówi Zafar. "To właśnie tam jest moja pasja. Ci ludzie są naprawdę osłabieni, nie mając w tej chwili w ręku zbyt wielu narzędzi, które mogłyby poprawić ich objawy. PEP Buddy będzie jednym z takich narzędzi".

Naukowcy optycznie wywołują tachykardię wzmocnioną zachowaniami lękowymi

W najnowszym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature, naukowcy opracowali nieinwazyjny optogenetyczny i nadający się do noszenia stymulator serca do dokładnej i specyficznej kontroli rytmu serca dla ≤900 uderzeń na minutę (bpm), możliwy dzięki uprzęży mikrowyświetlacza (LED) i systemowemu dostarczaniu channelrhodopsin. W badaniach odnotowano wzrost częstości akcji serca w wyniku lęku. Jednak to, czy tachykardia może być wynikiem lęku, nie jest jasne. Zespół wcześniej donosił, że ChRmine ułatwił nieinwazyjną neurologiczną modulację głębokich obwodów czaszkowych, podnosząc możliwości optogenetycznej kontroli tkanek serca u ludzi. W obecnym badaniu badacze opracowali stymulator do nieinwazyjnej optogenetycznej kontroli poszczególnych rytmów serca podczas zachowań typu aktywnego. Zbadano aktywność w całym mózgu i przeprowadzono analizy elektrofizjologiczne w celu zidentyfikowania regionów mózgu aktywowanych przez narzucone optogenetyczne rytmy serca. Ekspresja ograniczona do kardiomiocytów została osiągnięta przez umieszczenie ChRmine pod kontrolą promotora sercowo-naczyniowej troponiny T (mTNT), wykorzystując serologiczny typ AAV9. Zwierzęta typu dzikiego zostały wykorzystane do zbadania, czy systemowe dostarczenie ChRmine pozwoli na nieinwazyjną optogenetyczną kontrolę rytmów serca. Mikro-LED o długości fali 591,0 nm została zamontowana na kamizelkach z tkaniny, aby dostarczyć światło do skóry ściany klatki piersiowej. Aby zbadać, czy rytmy serca narzucone przez stymulator serca mogą wpływać na zachowanie, przerywany częstoskurcz komorowy o częstości 900 uderzeń na minutę przez 500 ms w odstępach co 1500 ms był wywoływany optogenetycznie, aby symulować niezrównoważone arytmie wywołane stresem. Przeprowadzono testy Real-time place-preference (RTPP), aby ocenić awersyjny lub apetyczny wpływ optogenetycznej stymulacji serca, a także testy elevated plus maze (EPM), aby ocenić zachowanie związane z lękiem. Ponadto zespół badał, czy wzrost zachowań związanych z lękiem w zależności od kontekstu będzie obserwowany podczas klasycznych zadań operacyjnych przy użyciu zmodyfikowanych zadań konfliktowych Vogela. Gotowość myszy z ograniczeniem wody do poszukiwania nagród w postaci wody, chociaż nagrody były związane z ryzykiem szoku. Transgeniczne myszy TRAP2, zawierające neurony z podwyższoną ekspresją Fos, które można oznakować markerem aktywacji neuronalnej tdTomato, zostały wykorzystane do badań przesiewowych całego mózgu. Eksperymenty elektrofizjologiczne in vivo przeprowadzono na obudzonych zwierzętach w celu oceny dynamiki neuronalnej narzuconej przez optogenetyczną kontrolę kardiologiczną na poziomie pojedynczego neuronu. Ponadto, przeprowadzono optogenetyczną inhibicję serca, wykorzystując stymulowaną niebieskim światłem inhibicyjną channelrhodopsin iC++, aby zbadać, czy mechanizmy generujące lęk mogą być modulowane w celu wpływania na zachowanie. Optycznie indukowany przerywany częstoskurcz komorowy silnie zwiększał zachowania związane z lękiem, szczególnie w kontekstach typu ryzykownego, wskazując na zaangażowanie mózgu (centralnego) i ciała (obwodowego) w rozwój emocjonalny. Tylny obszar kory wyspy (pIC) został zidentyfikowany jako prawdopodobny regulator przetwarzania interoceptywnego serca typu bottom-up, którego optogenetyczna blokada tłumiła zachowania związane z lękiem, początkowo indukowane przez optogenetyczną stymulację układu krążenia. Zakażenie kardiomiocytów AAV9-mTNT::ChRmine-2A-oScarlet powodowało skurcze aktywowane światłem o natężeniu promieniowania 0,10 mW na mm2. Retro-orbitalne iniekcje AAV9 doprowadziły do ograniczonej, ale jednorodnej ekspresji ChRmine w kardiomiocytach, bez ekspresji poza celem w innych komórkach serca, takich jak fibroblasty, zwoje neuronalne i inne organy. Połączenie podejścia molekularnego z dostępnymi urządzeniami elektronicznymi ułatwiło trwałą i nieinwazyjną stymulację serca w ustalonych rytmach odpowiednich do oceny zachowania u swobodnie poruszających się myszy. W teście EPM myszy wykazywały ograniczoną eksplorację otwartych (odsłoniętych) ramion aparatu po stymulacji optycznej. Po wprowadzeniu wstrząsów, myszy poddane stymulacji optycznej tłumiły lub znosiły poszukiwanie wody, przy jednoczesnym wzroście lęku. Stymulacja optyczna zwiększała poziom rybonukleinowego kwasu posłankowego (mRNA) Fos w pIC i pniu mózgu, szczególnie w neuronach czuciowych jądra solnego (nucleus tractus solitarius) i komórkach neuronów noradrenergicznych locus coeruleus, związanych ze stresem i pobudzeniem. Stymulacja optogenetyczna aktywowała pIC, którego blokada sama w sobie była niewystarczająca do wywołania anksjolizy. Przerywana stymulacja serca o częstotliwości 660,0 uderzeń na minutę nie prowadziła do zachowań lękowych, wskazując, że istotna była zmieniona częstotliwość, a nie zewnętrzny charakter czasu skurczów serca. Tłumienie zachowań anksjogennych podczas optogenetycznego hamowania pIC wskazywało na swobodne zaangażowanie obszaru wyspowego w asymilację sensorycznych danych kardiologicznych z kontekstualną oceną ryzyka środowiskowego zaangażowanego w generowanie wzorców zachowań adaptacyjnych. Odkrycia wskazały na zaangażowanie insuli w ocenę konsumpcyjnych i interoceptywnych stanów wewnętrznych dla instruowania odpowiednich reakcji związanych z zachowaniem. Wyniki wskazują, że specyficzne dla komórki, czasowo dokładne i nieinwazyjne perturbacje fizjologii narządów są możliwe u ssaków. Opracowana metoda, nie wymagająca specjalnych zabiegów chirurgicznych ani optoelektronicznych, może być zastosowana do różnych fizjologicznych układów narządów w ludzkim ciele, otwierając nowe możliwości badania skomplikowanych mechanizmów zdrowia i choroby. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badania wykazały, że obwodowe i centralne ścieżki muszą być wyjaśnione, aby poprawić zrozumienie emocji i pochodzenia zachowania.