Multiscale stiffness of human emphysematous precision cut lung slices.
Multiscale stiffness of human emphysematous precision cut lung slices.
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DOI：
10.1126/sciadv.adf2535
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发表时间：
2023-05-19
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Suki, Bela
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim, Jae Hun;Schaible, Niccole;Hall, Joseph K.;Bartolak-Suki, Erzsebet;Deng, Yuqing;Herrmann, Jacob;Sonnenberg, Adam;Behrsing, Holger P.;Lutchen, Kenneth R.;Krishnan, Ramaswamy;Suki, Bela
肺气肿是一种使人衰弱的疾病，其重塑肺，导致组织硬度降低。因此，了解肺气肿的进展需要在组织和肺泡尺度上评估肺硬度。在这里，我们介绍了一种方法来确定多尺度组织刚度，并将其应用于精密切割肺切片（PCLS）。首先，我们建立了一个用于测量薄圆盘状样本刚度的框架。然后，我们设计了一个设备来验证这一概念，并使用已知的样品验证其测量能力。接下来，我们比较了健康和肺气肿的人类PCLS，发现后者柔软了50%。通过计算网络建模，我们发现这种宏观组织刚度的降低是由于微观间隔壁重塑和结构恶化。最后，通过蛋白质表达谱分析，我们确定了一个广泛的酶，可以驱动间隔壁重塑，这与机械力一起，导致肺气肿肺实质的破裂和结构恶化。多尺度刚度测量揭示了重塑如何影响肺气肿中的肺组织弱化和破裂。
Emphysema is a debilitating disease that remodels the lung leading to reduced tissue stiffness. Thus, understanding emphysema progression requires assessing lung stiffness at both the tissue and alveolar scales. Here, we introduce an approach to determine multiscale tissue stiffness and apply it to precision-cut lung slices (PCLS). First, we established a framework for measuring stiffness of thin, disk-like samples. We then designed a device to verify this concept and validated its measuring capabilities using known samples. Next, we compared healthy and emphysematous human PCLS and found that the latter was 50% softer. Through computational network modeling, we discovered that this reduced macroscopic tissue stiffness was due to both microscopic septal wall remodeling and structural deterioration. Lastly, through protein expression profiling, we identified a wide spectrum of enzymes that can drive septal wall remodeling, which, together with mechanical forces, lead to rupture and structural deterioration of the emphysematous lung parenchyma. Multiscale stiffness measurements reveal how remodeling affects lung tissue weakening and rupture in emphysema.
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影响因子：
41.2
作者：
Kim, Jae Hun;Serra-Picamal, Xavier;Tambe, Dhananjay T.;Zhou, Enhua H.;Park, Chan Young;Sadati, Monirosadat;Park, Jin-Ah;Krishnan, Ramaswamy;Gweon, Bomi;Millet, Emil;Butler, James P.;Trepat, Xavier;Fredberg, Jeffrey J.
通讯作者：
Fredberg, Jeffrey J.
DOI：
10.1152/ajplung.00061.2019
发表时间：
2019-11-01
影响因子：
4.9
作者：
Andrault, Pierre-Marie;Schamberger, Andrea C.;Lecaille, Fabien
通讯作者：
Lecaille, Fabien
影响因子：
3.3
作者：
Ito, S;Ingenito, EP;Suki, B
通讯作者：
Suki, B
影响因子：
9.7
作者：
Jorba, Ignasi;Beltran, Gabriel;Navajas, Daniel
通讯作者：
Navajas, Daniel
影响因子：
3.7
作者：
Neuhaus V;Schwarz K;Klee A;Seehase S;Förster C;Pfennig O;Jonigk D;Fieguth HG;Koch W;Warnecke G;Yusibov V;Sewald K;Braun A
通讯作者：
Braun A