Para peneliti di University of Iowa membuat model wilayah misterius.
Di tengah-tengah jaringan jalur yang sangat padat di paru-paru mamalia adalah tujuan umum. Di sana, jalan apa pun mengarah ke jalan buntu yang disebut asinus paru. Tempat ini terlihat seperti seikat anggur yang menempel pada batang (acinus berarti "beri" dalam bahasa Latin).
Gambar yang digambarkan di sini menunjukkan asini paru tikus, terminal tempat gas dan darah bercampur dalam paru-paru dan yang fungsinya tetap menjadi misteri. Foto milik Dragos Vasilescu, University of Iowa dan University of British Columbia. Kredit Gambar: Dragos Vasilescu / Universitas Iowa, Universitas British Columbia.
Para ilmuwan telah berjuang untuk memahami secara lebih spesifik apa yang terjadi di persimpangan lorong dan jalan buntu mikroskopis dan buntu ini. Untuk mengetahuinya, sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh University of Iowa menciptakan rendering tiga dimensi yang paling rinci dari asinus paru. Model terkomputerisasi, yang berasal dari tikus, dengan setia meniru setiap belokan dan belokan di wilayah ini, termasuk panjang, arah, dan sudut cabang pernapasan yang mengarah ke kantung udara yang sangat penting yang disebut alveoli.
"Metode pencitraan dan analisis gambar yang dijelaskan di sini menyediakan morfometri cabang pada tingkat asinar yang belum tersedia sebelumnya," tulis para peneliti di surat kabar, yang diterbitkan minggu ini dalam edisi awal online dari Prosiding National Academy of Sciences.
Model ini penting, karena dapat membantu para ilmuwan memahami di mana dan bagaimana penyakit paru-paru muncul serta peran asinus paru dalam pengiriman obat-obatan, seperti yang biasa diberikan dengan inhaler.
Video menunjukkan pencitraan bagian paru-paru tikus. Saat gambar diputar, lebih banyak cabang pernapasan (bronkiolus) ditampilkan, bersama dengan tiga asini (kuning, hijau dan oranye cluster). Pembuluh darah yang memberi makan asinus kemudian ditambahkan dengan arteri yang berwarna biru dan vena berwarna merah.
“Metode-metode ini memungkinkan kita untuk memahami di mana penyakit paru-paru mulai dan bagaimana perkembangannya,” kata Eric Hoffman, profesor di departemen radiologi, kedokteran, dan teknik biomedis di UI dan penulis yang sesuai di atas kertas. "Bagaimana gas dan zat yang dihirup sampai di sana dan apakah mereka terakumulasi dalam satu atau lebih asinus? Bagaimana mereka berputar dan membersihkan? Kami hanya tidak memiliki pemahaman yang lengkap tentang bagaimana hal itu terjadi. "
Sebagai contoh, Hoffman mengatakan model tersebut dapat digunakan untuk menentukan bagaimana emfisema yang disebabkan oleh rokok berasal. "Telah dihipotesiskan baru-baru ini bahwa itu dimulai dengan hilangnya saluran udara perifer daripada kantung udara paru-paru," katanya, mengutip penelitian yang sedang berlangsung oleh James Hogg di University of British Columbia, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Ini juga dapat menjelaskan dan mengarah pada pengobatan yang lebih efektif untuk penyakit paru obstruktif kronis, yang menyebabkan kerusakan permanen pada paru-paru, kata Dragos Vasilescu, penulis pertama di atas kertas yang mendasarkan tesisnya pada penelitian sementara seorang mahasiswa pascasarjana di UI.
Selama bertahun-tahun, hal terbaik yang dapat dilakukan oleh para perintis anatomi paru-paru seperti penulis studi bersama Ewald Weibel, profesor emeritus anatomi di University of Bern, yang dapat dilakukan untuk mempelajari area spesifik paru-paru adalah membuat pengukuran dalam dua dimensi atau membuat cetakan 3D dari ruang udara paru-paru. Teknik-tekniknya, sambil memberikan wawasan paling awal tentang makeup dan fungsi paru-paru, memiliki keterbatasan. Untuk satu, mereka tidak secara langsung mereplikasi struktur paru-paru dalam kehidupan nyata, dan mereka tidak bisa menyampaikan bagaimana berbagai bagian bertindak bersama sebagai satu kesatuan. Namun kemajuan dalam pencitraan dan perhitungan telah memungkinkan para peneliti untuk lebih mengeksplorasi sepenuhnya bagaimana gas dan zat inhalasi lainnya bertindak dalam relung paru-paru terjauh.
Dalam studi ini, tim bekerja dengan 22 asinus paru yang diambil dari tikus muda dan tua. Mereka kemudian mengatur untuk "merekonstruksi" asini berdasarkan pencitraan tomografi mikro terkomputasi dari paru-paru yang dipindai pada tikus dan diekstraksi dari mereka. Paru-paru yang diekstraksi dipertahankan dengan cara yang menjaga anatomi tetap utuh — termasuk ruang udara kecil yang diperlukan untuk pencitraan yang sukses. Dari itu, para peneliti dapat mengukur asinus, memperkirakan jumlah asin untuk setiap paru-paru tikus dan bahkan menghitung alveoli dan mengukur luas permukaan mereka.
Paru-paru tikus, dalam struktur dan fungsinya, sangat mirip dengan paru-paru manusia. Itu berarti para peneliti dapat mengubah genetika tikus dan melihat bagaimana perubahan itu mempengaruhi struktur perifer paru dan kinerjanya.
Sudah, para peneliti menemukan dalam studi saat ini bahwa jumlah alveoli tikus meningkat jauh melewati dua minggu yang setidaknya ditunjukkan oleh satu studi sebelumnya. Hoffman menambahkan bahwa penelitian terpisah diperlukan untuk menentukan apakah manusia juga meningkatkan jumlah kantung udara melewati usia tertentu yang telah ditentukan.
Para peneliti selanjutnya bertujuan untuk menggunakan model ini untuk lebih memahami bagaimana gas berinteraksi dengan aliran darah di dalam asini dan alveoli.
"Metodologi pencitraan dan analisis gambar kami memungkinkan cara-cara baru untuk menyelidiki struktur paru-paru dan sekarang dapat digunakan untuk menyelidiki lebih lanjut anatomi paru-paru normal yang normal pada manusia dan digunakan untuk memvisualisasikan dan menilai perubahan patologis pada model hewan penyakit struktural spesifik pada hewan," ”Kata Vasilescu, yang merupakan peneliti pasca doktoral di University of British Columbia.
Melalui Universitas Iowa