Badania in vitro sugerują wczesną aktywację głosu po uszkodzeniu fałdów (strun) głosowych jako odpowiednią formę leczenia

Naprawie tkanek we wczesnej fazie towarzyszy reakcja zapalna, która m.in. może zapobiegać infekcji w miejscu urazu i sprzyjać gojeniu się rany. Niesie jednak również ryzyko powikłań. W przypadku gojenia się fałdów głosowych (vocal folds, VF) w najgorszym razie może prowadzić do przetrwałej dysfonii z powodu bliznowacenia VF. Dlatego tak ważne jest, aby jak najlepiej prowadzić leczenie VF po urazie. Jednak zalecenia kliniczne po fonotraumie (chirurgii bądź nadużyciu/ nieprawidłowej emisji głosu) są niespójne. Niektórzy wskazują na nieużywanie głosu inni na jego wczesną aktywację jako mające istotny wpływ kliniczny. W związku z tym austriaccy naukowcy z Uniwersytetu Medycznego w Graz postanowili zbadać efekt wczesnej aktywacji głosu na leczenie po fonotraumie. Ze względów etycznych zastosowali w tym celu specjalny model badawczy in vitro.

Po stymulacji mechanicznej w warunkach zapalnych obserwowano znaczny spadek białek związanych z włóknieniem:

• ok. 3-krotnie spadła koncentracja IL11 
• oraz ok. 3-krotnie spadł poziom α-SMA. 

Opracowano na podstawie:

In vitro mechanical vibration down-regulates pro-inflammatory and pro-fibrotic signaling in human vocal fold fibroblasts. Hortobagyi D, Grossmann T, Tschernitz M, Grill M i wsp.  PLoS One. 2020 Nov 19;15(11):e0241901.

Badana populacja

Hodowle komórkowe ludzkich fibroblastów fałdów głosowych (human vocal fold fibroblasts, hVFF).

Procedura badania

Używając bioreaktora fonomimetycznego, naukowcy byli w stanie zastosować predefiniowane wzorce naprężeń wibracyjnych na hVFF hodowane w warunkach normalnych lub zapalnych. Bodźce zapalne i fibrogenne (sprzyjające włóknieniu i powstawaniu blizny) były indukowane, odpowiednio, przez interleukinę (IL) 1β i transformujący czynnik wzrostu (transforming growth factor, TGF) β1. Stymulację mechaniczną stosowano 4 godziny dziennie, w sumie przez 72 godziny.

Pomiary wyników obejmowały ocenę:

• składników związanych z macierzą pozakomórkową (extracellular matrix, ECM)
• czynników angiogennych
• markerów zapalnych i fibrogennych

na poziomie ekspresji genów i białek.

Wykorzystanie wibracji w badaniu

Stymulację mechaniczną przeprowadzono za pomocą bioreaktora fonomimetycznego opracowanego przez autorów prezentowanego artykułu. W skrócie, 6-dołkowe płytki z hVFF z elastycznym dnem były poddawane oscylacjom przez aerodynamiczne fluktuacje ciśnienia indukowane przez umieszczony pod płytką głośnik. Unieśmiertelnione hVFF poddawano wibracjom przez trzy dni, ponieważ ten czas odpowiada ostrej fazie zapalnej. Wzorzec stymulujący, liniowy sinusoidalny dźwięk w zakresie częstotliwości od 50 do 250 Hz, odpowiadał zakresowi częstotliwości dźwięku krtani u ludzi. Przemieszczenie membrany w środku dołka zależało od zastosowanej częstotliwości i wynosiło średnio 82 ± 5 μm. Napięcie wejściowe na głośniku zostało ustawione na 1,1 V i służyło jako miara natężenia wibracji. W celu wykluczenia jakichkolwiek zakłóceń, komórki przypisane do grupy kontrolnej – statycznej, bez wibracji – trzymano w osobnym inkubatorze.

Wyniki

W warunkach zapalnych cytokina prozapalna IL11, a także marker miofibroblastów – alfa aktyna mięśni gładkich (alpha smooth muscle actin, α-SMA), promujące bliznowacenie, uległy znacznemu obniżeniu po zastosowaniu wibracji.

Ponadto pożądany przeciwzwłóknieniowy składnik ECM, kwas hialuronowy, został zwiększony po podaniu cytokin i nie uległ zmniejszeniu po wibracji.

Komentarz

Ponieważ biopsje ludzkich VF do badań biologii molekularnej są nieetyczne, autorzy prezentowanego doniesienia stworzyli, w oparciu o wcześniejsze publikacje, nowy model in vitro do badania wpływu mechanicznych wibracji (symulujących drgania VF podczas mowy) na hVFF w stanie zapalnym (symulującym fonotraumę; aktywowane fibroblasty mogą odpowiadać za fibrogenezę, czyli włóknienie, powstawanie blizny) i, dla porównania, normalnym.

Prezentowane eksperymenty ujawniły wpływ stresu wibracyjnego na hVFF w stanie zapalnym. Wynika z nich, że podwyższony poziom niektórych czynników prozapalnych/ fibrogennych można złagodzić przez dodatkowe wzbudzenie wibracjami w warunkach in vitro. Potwierdzono zatem te badania kliniczne, które zalecają wczesną aktywację głosu po ostrym zdarzeniu. Aczkolwiek ze względu na oczywiste ograniczenia badań in vitro należy, w celu potwierdzenia otrzymanych obserwacji, prowadzić dalsze badania, stosując na początek wciąż jeszcze bezpieczne modele in vitro, jak modelowanie 3D in vitro.

Więcej w: