Un nuevo estudio muestra cómo se altera la transferencia de oxígeno en el tejido pulmonar enfermo

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Un equipo multidisciplinar de investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign ha desarrollado pequeños sensores que miden el transporte de oxígeno en el tejido pulmonar bovino. El estudio, que establece un nuevo marco para observar la conexión evasiva entre las membranas pulmonares, el flujo de oxígeno y las enfermedades relacionadas, se ha publicado el 27 de febrero en la revista Nature Communications.

"Las membranas que recubren los pulmones y agregan la elasticidad necesaria para inhalar y exhalar también parecen desempeñar un papel crítico en el suministro de oxígeno al torrente sanguíneo", dijo la profesora de ciencias de los materiales e ingeniería Cecilia Leal, quien dirigió el estudio con los estudiantes graduados Mijung Kim y Marilyn. Porras-Gómez.

Para que el tejido pulmonar funcione de manera efectiva, debe ser capaz de transferir oxígeno y otros gases a través de sus membranas, dijeron los investigadores. Una forma en que esto sucede es a través de una sustancia, llamada surfactante, que reduce la tensión superficial del líquido pulmonar para permitir que ocurra este intercambio. Sin embargo, se sabe que un surfactante llamado cardiolipina es excesivamente abundante en los tejidos infectados con neumonía bacteriana, informa el estudio.

Los nuevos sensores son películas delgadas basadas en silicio y grafeno que contienen pequeños transistores que miden la penetración de oxígeno entre las superficies biológicas. "Una delgada película de membranas pulmonares se extiende sobre muchos sensores pequeños en la superficie del dispositivo, lo que nos da una mejor idea de lo que está sucediendo en un área relativamente grande en lugar de solo un punto", dijo Leal.

El equipo utilizó los sensores para comparar la transferencia de oxígeno entre membranas sanas y enfermas. Las muestras consistieron en un extracto de proteína lipídica bovina comúnmente usado para tratar a bebés prematuros que sufren dificultad respiratoria, con una porción de las muestras combinadas con cardiolipina.

"Descubrimos que pasa más oxígeno a través del tejido enfermo por la cardiolipina", dijo Leal. "Lo que puede ayudar a explicar las observaciones previas de que hay un desequilibrio de oxígeno en la sangre de los pacientes con neumonía. Aunque un aumento en el flujo de oxígeno podría percibirse como positivo, es importante mantener el intercambio natural que ocurre en el pulmón. - transferir oxígeno más rápidamente al torrente sanguíneo interrumpe este equilibrio saludable ".

Los investigadores también compararon la estructura del tejido sano y enfermo usando imágenes microscópicas y de rayos X. Descubrieron que el tejido combinado con cardiolipina mostró manchas dañadas, que según ellos pueden ser responsables del aumento de la transferencia de oxígeno y los niveles de oxígeno desequilibrados posteriores en pacientes con neumonía.

La próxima etapa de esta investigación consistirá en estudiar las membranas pulmonares extraídas de pulmones de mamíferos sanos y enfermos, dijo Leal. "Nuestros resultados aportan importantes conocimientos sobre la función de la membrana pulmonar, lo que indica que los cambios en la estructura y la composición se relacionan directamente con la permeación de oxígeno. Este trabajo puede permitir que la investigación clínica examine el papel de la difusión de oxígeno desequilibrado a través de las membranas pulmonares en un contexto patológico".

Fuente de la noticia: University of Illinois at Urbana-Champaign, News Bureau. "New study shows how oxygen transfer is altered in diseased lung tissue." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 April 2020.