בכל נשימה, אדם עלול לשאוף אלפי חיידקים מזיקים לריאות. ריר, החומר הלח דמוי ג'ל המצפה את דרכי הנשימה, הוא אחד מקווי ההגנה הראשונים ומסייע בהסרת החיידקים הללו. הוא לוכד חיידקים, וירוסים, אבק ואבקה כדי להגן על הריאות, והליחה מועברת מעלה ומחוצה מדרכי הנשימה על ידי פעימות של בלטות דמויות שיער זעירות הנקראות ריסים.
אבל מה קורה כשהגוף מייצר יותר מדי ריר סמיך, צמיג ומיובש מכדי לזוז ולהתנקות כמו שצריך? ריר סמיך ודביק מדי לאורך זמן עלול לחסום את דרכי הנשימה, להכריע את מנגנוני פינוי הריר, וכתוצאה מכך כר גידול לחיידקים כלואים. תהליכים פתופיזיולוגיים אלו תורמים להתפתחות מחלות חסימתיות רירית כולל סיסטיק פיברוזיס, או CF.
צוות מחקר באוניברסיטת אלבמה בבירמינגהם בראשות ג'רוד וו. בארנס, Ph.D., פרופסור חבר במחלקה לרפואה של UAB, וסטיבן מ. רו, MD, פרופסור בחטיבת המחלקה לרפואה של UAB. רפואת ריאות, אלרגיה וטיפול קריטי, חקרה היווצרות ריר לקויה. הם מראים בכתב העת Scientific Reports כיצד שינוי סוכר בודד על ריר משפיע על התרחבותו והובלתו.
ריר הוא הידרוג'ל המורכב בעיקר ממים ומחומר מוצק, כולל מולקולות חלבון גדולות מצופות סוכר הנקראות מוצינים, המרכיב העיקרי של הריר. המחקר התמקד בהוספה והסרה של שינוי סוכר מטען שלילי סופני, הנקרא חומצה סיאלית, של MUC5B, אחד מחלבוני המוצין העיקריים שנמצאים בדרכי הנשימה. צפיפות אניונית גבוהה של MUC5B מסייעת לפילמור ואריזה של ריר, אך דיווחים קודמים הראו צורה פחות שלילית "נמוכה" של המוצין ב-CF ובאסתמה. חוקרי UAB מצאו שהפחתת רמות החומצה הסיאלית של MUC5B הייתה מספיקה כדי ליצור צורה טעינה נמוכה, שעלולה להיות פתולוגית.
כאשר החוקרים הפחיתו חומצה סיאלית ב-MUC5B, הם הבחינו בשינוי בניידות האלקטרופורטית של החלבון המעיד על צורה טעונה נמוכה יותר. הדמיית מיקרוסקופ אלקטרונים בהעברה הראתה שהפחתת הסיאליציה תרמה לפולימרי MUC5B סבוכים (קומפקטיים יותר) בהשוואה לרמות נורמליות של סיאליציה של mucin המאפשרות ליניאריזציה והתרחבות.
ההפחתה במטען השלילי, על ידי חסימת סיאלילציה של α-2,3 באופן ספציפי, השפיעה על מבנה הריר והשפיעה על הובלתו בתאי האפיתל של הסימפונות האנושיים ובמודלים של קנה הנשימה של חולדה של נתיב אוויר שלם. לפיכך, המחברים מדווחים כי "למטען המוצין עשוי להיות משמעות פתולוגית במחלות חסימתיות רירית באמצעות דחיסה מוגברת של ריר ופגיעה בהובלה".
המחקר מצא גם שלמטופלים עם CF יש ביטוי מופחת של אנזים בשם ST3Gal1, המוסיף חומצה סיאלית α-2,3 לחלבוני המוצין. עם זאת, טיפול בסיסטיק פיברוזיס מתקן חלבון מווסת מוליכות טרנסממברנית, Elexacaftor, Tezacaftor ו-Ivacaftor, שיחזר חלקית את הביטוי של ST3Gal1.
על ידי הצגת תפקיד מכריע לסיאילציה של מוצין על תכונות ריר והובלה, המחקר זיהה אסטרטגיה טיפולית אפשרית לטיפול בסיסטיק פיברוזיס ומחלות רירית חסימתיות אחרות, כגון מחלת ריאות חסימתית כרונית, או COPD, דיסקינזיה רירית ראשונית ו ברונכיאקטזיס לא סיסטיק פיברוזיס.
מלבד רו וברנס, מחברי מחקר זה, "סיאליציה מופחתת של מוצין בדרכי הנשימה פוגעת בהובלת ריר על ידי שינוי התכונות הביו-פיזיקליות של המוצין", שפורסמו ב-Scientific Reports, הן אלקס ס. האריס, האנה ג'יי מקינטיר, מרינה מזור וסטפני קריק, UAB Gregory Fleming James Center Research Cystic Fibrosis; והינרק שולץ-הילדברנדט, Hui Min Leung וגיירמו J. Tearney, בית החולים הכללי של מסצ'וסטס ובית הספר לרפואה של הרווארד, בוסטון, מסצ'וסטס.
התמיכה במחקר זה הגיעה ממענקי המכון הלאומי לבריאות HL164005-02, HL135816-01, HL152246 ו-DK072482 וממענק של קרן CF.
ב-UAB, רפואה היא מחלקה בבית הספר לרפואה של Marnix E. Heersink.
