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2017 Fiscal Year Research-status Report

シンクロトロン放射光を用いた調節人工呼吸中のマウス肺胞メカニクスのイメージング

Research Project

Project/Area Number 17K19693
Research InstitutionNational Institutes of Biomedical Innovation, Health and Nutrition

Principal Investigator

今井 由美子  国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 ワクチン・アジュバント研究センター, プロジェクトリーダー (50231163)

Project Period (FY) 2017-06-30 – 2019-03-31
Keywords肺 / 人工呼吸
Outline of Annual Research Achievements

肺の終末構成単位である肺胞は、ガス交換の場であると同時に、呼吸に伴う圧や容量の変化による機械的ストレスに常にさらされている。最近、人工呼吸による機械的ストレスが病態の増悪に大きく関わっていることがわかってきた。重症型の呼吸不全、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)の肺胞構造はその原因疾患や病期によって大きく異なっている。しかしこれまで、人工呼吸中のARDSの肺胞の動きをリアルタイムに可視化することはできなかったので、人工呼吸によって肺胞構造がどのように変化し、またそれらにどのような機械的ストレスが作用しているかは推測の域を出なかった。当該年度は、SPring8シンクロトロン放射光を用いて、調節人工呼吸下の生きた正常マウスの肺胞メカニクスを非侵襲的に(開胸などの外科手術を行わずに)可視化し、その画像から肺の3D画像の再構築を行い、人工呼吸の設定(換気回数、一回換気量、最大吸気圧、呼気終末陽圧[PEEP]など)の肺胞メカニクスに及ぼす効果を検討した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度では、SPring8シンクロトロン放射光によるイメージングと人工呼吸を同期させて、人工呼吸中のマウスの肺胞の2D画像を取得し、独自の解析アルゴリズムを開発して、大量の2D画像の自動分割(Auto-segmentation)、3D再構築を行い、さらに呼吸サイクル上の複数点での3Dデータを基に、肺胞メカニクスを可視化することに成功した。これまでのところ当初の計画に沿って、比較的順調に進んでいると思われる。

Strategy for Future Research Activity

今後、病的肺に人工呼吸を行った時に発生する、肺に加わる機械的ストレス、"過膨張"と"ずり応力"に着目して、肺胞メカニクスを可視化する計画である。病的肺のモデルとして塩酸吸引(胃液誤嚥)による肺障害のモデルを用いる。また心臓の拍動がイメージングに及ぼす影響を最小限に抑えるために、心電図波形とイメージングのタイミングを同期させる計画である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] The CCR4-NOT deadenylase complex controls Atg7-dependent cell death and heart function2018

    • Author(s)
      Yamaguchi T, Suzuki T, Sato T, Takahashi A, Watanabe H, Kadowaki A, Natsui M, Inagaki H, Arakawa S, Nakaoka S, Koizumi Y, Seki S, Adachi S, Fukao A, Fujiwara T, Natsume T, Kimura A, Komatsu M, Shimizu S, Ito H, Suzuki Y, Penninger JM, Yamamoto T, Imai Y, Kuba K
    • Journal Title

      Sci Signal

      Volume: 11(516) Pages: eaan3638

    • DOI

      10.1126/scisignal.aan3638

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The CCR4-NOT complex contributes to repression of Major Histocompatibility Complex class II transcription2017

    • Author(s)
      Rodriguez-Gil Alfonso、Ritter Olesja、Saul Vera V.、Wilhelm Jochen、Yang Chen-Yuan、Grosschedl Rudolf、Imai Yumiko、Kuba Keiji、Kracht Michael、Schmitz M. Lienhard
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7(1) Pages: 3547

    • DOI

      10.1038/s41598-017-03708-7

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ELABELA-APJ axis protects from pressure overload heart failure and angiotensin II-induced cardiac damage2017

    • Author(s)
      Sato Teruki、Sato Chitose、Kadowaki Ayumi、Watanabe Hiroyuki、Ho Lena、Ishida Junji、Yamaguchi Tomokazu、Kimura Akinori、Fukamizu Akiyoshi、Penninger Josef M.、Reversade Bruno、Ito Hiroshi、Imai Yumiko、Kuba Keiji
    • Journal Title

      Cardiovascular Research

      Volume: 113('7) Pages: 760~769

    • DOI

      10.1093/cvr/cvx061

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 貧食細胞由来のNPYとそのY1受容体の重症インフルエンザの病態における役割Phagocytes-derives NPY and Y1 receptor axis controls the pathology of severe influenza virus infection2018

    • Author(s)
      今井由美子
    • Organizer
      第11回次世代アジュバント研究会
  • [Presentation] A lysine methyltransferase suppresses influenza virus replication through regulation of functional chromatin domain formation2017

    • Author(s)
      今井由美子
    • Organizer
      Cutting Edge Developments in RNA Biology for the Control of Gene Expression
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ウイルスは宿主細胞のクロマチン構造を変化させるか?~感染症との関わり~2017

    • Author(s)
      今井由美子
    • Organizer
      第55回日本生物物理学会年会市民講演会
    • Invited

URL: 

Published: 2018-12-17  

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