An attempt to establish a method to evaluate alveolar repair mechanisms comparing human emphysema CT images and mouse experiments

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K08573
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
• Research Institution: Nara Medical University
• Principal Investigator: Muro Shigeo 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (60344454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 利洋 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (00595712) ; 田辺 直也 京都大学, 医学研究科, 助教 (30805817) ; 佐藤 晋 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40378691) ; 吉川 雅則 奈良県立医科大学, 医学部, 病院教授 (80271203)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 慢性閉塞性肺疾患 / 肺気腫 / 画像解析 / 形態評価 / 酸化ストレス / 呼吸不全

Outline of Final Research Achievements

The pathogenesis of human COPD is diverse, and the fractal dimension, a morphological index of emphysematous lesions, may reflect a dependent molecular pathway from emphysema severity. From human observational studies, we found that fractal dimension is an independent factor associated with respiratory failure, and that alkoxyl radical (RO-) scavenging capacity, among oxidative stress, is associated with exacerbation and severity of emphysema. We also reported that adipose tissue-derived stem cells may be useful for alveolar repair in a mouse model of elastase-induced emphysema. Morphometric measurements showed significant heterogeneous distribution. In the future, a more homogeneous emphysema model (e.g., oxidative stress induced) will be created, and analysis of fractal dimension and molecular pathogenesis is to be determined.

Free Research Field

呼吸器

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在根本的治療のないヒト肺気腫を改善させる手法として、ヒト脂肪組織由来幹細胞の有望性を報告できた。また、ヒト脂肪細胞式由来幹細胞は間葉―上皮転換によりヒト肺胞細胞に分化することも示された。また、ヒト観察研究では、COPD患者においてCT画像上のフラクタル次元という形態指標が呼吸不全の予測因子となることを示すとともに、血清で評価された酸化ストレス状態が増悪、予後、CT画像上の形態変化と関連することをしました。これらを統合的に解釈することは、ヒトCOPDの病態を解明するとともに、新規治療の開発に貢献すると考える。