Διοξείδιο άνθρακα: Κρυφός παράγοντας βλάβης στους πνεύμονες με COPD

Μια νέα μελέτη του Northwestern Medicine αμφισβητεί καθιερωμένες αντιλήψεις για τη Χρόνια Αποφρακτική Πνευμονοπάθεια (COPD), σύμφωνα με αποτελέσματα που δημοσιεύτηκαν στο Journal of Clinical Investigation. Η COPD αποτελεί μια από τις κυριότερες αιτίες θανάτου και αναπηρίας παγκοσμίως. Παραδοσιακά, η νόσος θεωρείται ως μια κατάσταση που χαρακτηρίζεται από ανεπίστρεπτη απόφραξη των αεραγωγών και βλάβη του πνευμονικού ιστού.

Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η χρόνια υπερκαπνία—δηλαδή η αυξημένη συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα (CO₂) στο αίμα—μπορεί να διαμορφώνει ενεργά τη δομή των πνευμόνων και να επιδεινώνει την πορεία της νόσου. Ο Masahiko Shigemura, Ph.D., ερευνητής στο Τμήμα Θωρακοχειρουργικής και πρώτος συγγραφέας της μελέτης, υπογραμμίζει ότι τα υψηλά επίπεδα CO₂ δεν είναι απλώς συνέπεια της νόσου, αλλά ενεργός παράγοντας προόδου της.

CO₂: Από απόβλητο αναπνοής σε ενεργό παράγοντα

«Το CO₂ θεωρείται παραδοσιακά ένα απλό απόβλητο της αναπνοής», εξηγεί ο Shigemura. «Η αυξημένη συγκέντρωση CO₂ στο αίμα—υπερκαπνία—έχει συχνά γίνει ανεκτή σε ασθενείς με πνευμονοπάθειες, ως μέρος της στρατηγικής “permissive hypercapnia”. Η ομάδα μας αμφισβητεί αυτή την αντίληψη».

Σε σειρά πειραμάτων σε ποντίκια και ανθρώπινο πνευμονικό ιστό, οι επιστήμονες εξέθεσαν τους ιστούς σε υψηλά επίπεδα CO₂ υπό φυσιολογικές συνθήκες οξυγόνου και pH. Ακόμη και χωρίς ενδείξεις φλεγμονής ή καταστροφής ιστού, οι πνεύμονες παρουσίασαν σημαντικές δομικές αλλαγές, όπως:

• Παχύνσεις του λείου μυϊκού ιστού των αεραγωγών

• Αυξημένη απόθεση εξωκυτταρικής μήτρας (ECM)

• Σημάδια αναδιαμόρφωσης των αγγείων

Όλα αυτά αποτελούν χαρακτηριστικά της COPD.

Υπερκαπνία και κύτταρα του πνεύμονα

Οι αλλαγές δεν οφείλονταν σε αυξημένη κυτταρική πολλαπλασιασμό, αλλά σε υπερτροφία, δηλαδή μεγέθυνση των υπαρχόντων κυττάρων. Οι πνευμονικοί ινοβλάστες παρουσίασαν συμπεριφορά παρόμοια με αυτή των μυοϊνοβλαστών, που συνδέονται με ίνωση και σκλήρυνση ιστού. Η γενετική ανάλυση αποκάλυψε ότι η έκθεση σε CO₂ ενεργοποιεί γονίδια που σχετίζονται με την ECM, όπως το LTBP2, γνωστό δείκτη δραστηριότητας μυοϊνοβλαστών.

Για να επιβεβαιωθεί η σημασία αυτών των ευρημάτων στον άνθρωπο, οι επιστήμονες καλλιέργησαν ακριβά κομμάτια πνευμόνων από υγιείς δότες και ασθενείς με COPD υπό υπερκαπνικές συνθήκες. Οι πνεύμονες των ασθενών με COPD παρουσίασαν ακόμη πιο έντονη αναδιαμόρφωση, με αυξημένο πάχος λείου μυϊκού ιστού και απόθεση κολλαγόνου.

Αντιστρεπτότητα και θεραπευτικές προοπτικές

Η μελέτη έδειξε ότι οι αλλαγές που προκαλεί το CO₂ είναι εν μέρει αναστρέψιμες. Τα ποντίκια που επανήλθαν σε φυσιολογικό αέρα παρουσίασαν μείωση της πάχυνσης των μυών και της απόθεσης ECM, υποδεικνύοντας ότι θεραπείες με στόχο τη μείωση των επιπέδων CO₂—όπως η μη επεμβατική αναπνευστική υποστήριξη—μπορούν να περιορίσουν τη βλάβη στους πνεύμονες. «Τα ευρήματα αυτά δείχνουν ότι το CO₂ δεν είναι απλά προϊόν της αναπνοής, αλλά ενεργός οδηγός της πνευμονικής νόσου, που μπορεί να στοχευτεί σε μελλοντικές θεραπείες», αναφέρει ο Shigemura.

Επιπτώσεις σε πνευμονική υπέρταση και περιβάλλον

Οι επιστήμονες παρατήρησαν επίσης δομικές αλλαγές στα πνευμονικά αγγεία, υποδεικνύοντας ότι η υπερκαπνία μπορεί να συμβάλλει στην ανάπτυξη πνευμονικής υπέρτασης. Επιπλέον, ο Shigemura επισημαίνει ότι τα αυξανόμενα επίπεδα CO₂ στην ατμόσφαιρα, αν και χαμηλότερα από αυτά στο ανθρώπινο σώμα, μπορεί να έχουν μακροχρόνιες επιπτώσεις στην υγεία. Η ανθρώπινη δραστηριότητα είναι ο κύριος παράγοντας, αλλά φυσικά φαινόμενα όπως ηφαιστειακές εκρήξεις και πυρκαγιές μπορούν να προκαλέσουν τοπικές αυξήσεις.

Η νέα μελέτη δείχνει ότι το CO₂ δεν είναι αθώο απόβλητο της αναπνοής, αλλά ένας ενεργός παράγοντας που διαμορφώνει τη δομή των πνευμόνων και μπορεί να επιδεινώσει τη COPD. Οι θεραπείες που στοχεύουν στη μείωση των επιπέδων CO₂, όπως η μη επεμβατική υποστήριξη της αναπνοής, αποκτούν νέα επιστημονική βάση και ενισχύουν τη στρατηγική πρόληψης της βλάβης στους πνεύμονες.

Τα ευρήματα αυτά ανοίγουν νέους δρόμους για την κατανόηση και αντιμετώπιση της COPD, ενώ υπενθυμίζουν ότι παράγοντες όπως το CO₂ μπορεί να έχουν σημαντικό ρόλο στην υγεία του πνεύμονα και ευρύτερα στον άνθρωπο.