Een UCSF geleid onderzoeksteam richt zich op fysiologische factoren die leiden tot een astma-aanval.
Een nieuwe studie die manieren identificeert waarbij factoren die leiden tot een astma-aanval gereduceerd kunnen worden geeft hoop voor mensen met astma. Een UCSF onderzoeker en zijn collega’s geloven dat ze een manier hebben gevonden voor astma-lijders om de twee belangrijkste biologische reacties die leiden tot een astma-aanval te belemmeren.
Astma, een ademhalingsaandoening die kortademigheid, hoesten en pijn op de borst veroorzaakt is het gevolg van veranderingen in de luchtwegen die naar de longen gaan. Volgens de Centers for Disease Control en Prevention beïnvloedt het in de VS 18,7 miljoen volwassenen en 7 miljoen kinderen.
Uit een maandag gepubliceerd document, in de Proceeding of the National Academy of Sciences (PNAS), blijkt volgens onderzoekers van UCSF, Johns Hopkins University and Duke University dat een specifiek calcium-geactiveerde chloridekanaal waardevolle aanwijzingen bevat om twee biologische processen terug te dringen die bijdragen aan de hevigheid van astma. Deze kanalen regelen afscheidingen van de luchtwegen en de gladde spiersamentrekkingen, de twee belangrijkste factoren die leiden tot een astma-aanval.
“Als we deze beide processen kunnen remmen door het blokkeren van dit ene kanaal dan kunnen we de twee symptomen van astma beïnvloeden”, zegt senior auteur Jason Rock, PhD, assistent-professor van de UCSF afdeling Anatomie.
Normaal hebben mensen weinig slijm-producerende cellen maar astmalijders hebben een verhoogd aantal van deze cellen in het slijmvlies in de luchtpijpen die naar de longen gaan. Astmapatiënten hebben ook een abnormale hoeveelheid gladde spieren rond de luchtpijpen. Zelfs de geringste prikkel kan leiden tot contractie/samentrekking van deze spieren.
“De overvloed aan slijm dat de luchtwegen afsluit in combinatie met hyper-contractie van de gladde spier – als de luchtpijp echt nauw wordt – maakt het erg moeilijk om lucht in en uit te ademen”, geeft Rock aan. “Veel mensen compenseren dat met door een rietje te ademen”.
Rock en zijn collega’s concentreerden zich op een calcium-geactiveerd chloride kanaal genaamd TMEM16A. Dit kanaal scheidt chloride ionen uit in reactie op stijgingen van intracellulair calcium. Het regelt een groot aantal biologische processen zoals neuron verbranding, gastro-intestinale activiteit en de afscheiding van zweet en tranen.
De onderzoekers wilden de aanwezigheid van het kanaal bij astma bewijzen. Ze bestudeerden menselijke longmonsters en zochten naar het mRNA (RNA voorbode dat DNA informatie naar de locaties van eiwitsynthese brengt) en ze vergeleken de eiwitniveaus bij astmatische en niet-astmatische patiënten.
“We vonden dat het niveau van dit kanaal in de slijmvormende cellen verhoogd was bij astmapatiënten in vergelijking met niet- astmapatiënten,” zei Rock. “En dit werd ook bevestigd in verschillende voorbeelden van astma, met inbegrip van muismodellen. Dat was stap één.”
Stap twee bestond uit een filtering, om chemicaliën te identificeren die de activiteit van TMEM16A remmen. De auteurs identificeerden drie chemicaliën die het kanaal remmen.
“We testten het vermogen van deze chemicaliën op het remmen van TMEM16A en andere kanalen en we vonden dat ze specifiek TMEM16A blokkeren,” geeft Rock aan. “Het is geweldig dat we deze, voorheen onbekende, moleculen tegen kwamen en omdat we nu via klinische studies kunnen proberen patiënten te helpen.”
Toen simuleerden de auteurs astma in een schaal en ze blokkeerden het kanaal, om te kijken of het de slijmproductie beïnvloedde. “Het door deze cellen geproduceerde slijm was niet zo efficiënt uitgescheiden.” zei Rock. “We bestudeerden ook luchtweg-gladde spieren van menselijke patiënten die hun organen beschikbaar hebben gesteld aan de wetenschap en konden zien dat het blokkeren van TMEM16A ook hun contractie reactie remde.
Rock is in de preklinische fase om de veiligheid en doeltreffendheid van de blockers te testen via dierenstudies. Als dat goed gaat kan de eerste fase van klinische studies beginnen.
“Op dit moment ben ik optimistisch,” zei Rock. “Dit kan een grote stap voorwaarts zijn om astmapatiënten te helpen.”
Vertaling: Lia Keizer