2020 Fiscal Year Research-status Report
Creating the model of barrier disorder on primary cultured human nasal epithelial cells and application to mechanotherapy through vibration/pressure stimulus
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20K09738
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| Research Institution | Juntendo University |
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Principal Investigator |
三輪 正人 順天堂大学, 医学部, 客員教授 (80247650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 誠 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (20230584)
高田 弘弥 日本医科大学, 医学部, 准教授 (30824833)
小川 令 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (70398866)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 鼻粘膜上皮バリア機能 / 振動圧刺激 / メカノセラピー / Ca2+オッシレーション / K+チャネル / 数値流体力学的 ( CFD ) 解析 / 嗅裂 / 上顎洞自然口 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気道上皮は、呼吸気流、大気の温度、湿度、気圧などのメカノストレスを常に受けながら、その変化を感じ取り、バリア機能、分泌、粘液繊毛輸送機能、嗅覚などの重要な働きをダイナミックにおこなっている。なかでも上皮バリア機能異常は、様々な慢性炎症性疾患の上流に位置すると考えられるが、「振動圧刺激が鼻粘膜上皮バリア機能をupregulateできる」の仮説の実証することを本研究課題の目的としている。そこで、細胞内Ca2+濃度変化に着目し、以前からおこなっている呼吸などによる物理的刺激を模した圧（振動）ならびに炎症状態を模したヒスタミン刺激下での粘膜上皮のCa2+応答の検証を、Hela derivativeのKB細胞を用いて検討した。10Hz振動圧刺激により、特徴的な細胞内Ca2+オッシレーションが生じた。また、ヒスタミン刺激により惹起されたCa2+の持続的流入が、振動圧刺激により抑制された。次に、ヒト鼻粘膜組織に対して、周期的圧刺激を負荷し、網羅的な遺伝子解析、細胞内Ca2+あるいはK+濃度変化のリアルタイムイメージングをおこなった。その結果、10Hz振動圧刺激では細胞内のCa2+オシレーションが観察されたが、50 HzではCa2+の変化はみられなかった。一方、K+チャネル遺伝子の発現増加が50 Hz振動圧刺激後認められ、細胞外へのK+放出がみられた。KB細胞にヒスタミン刺激を加えて、K+チャネル応答をリアルタイムイメージングしたところ、ヒスタミン刺激によってK+チャネル開口が顕著に抑制され、刺激5分前にあらかじめ50Hzの振動圧刺激を負荷しておくと、K+チャネル応答の改善が認められた。一方、実際にヒト鼻副鼻腔粘膜各部位においてかかっている圧を検証するため、嗅裂部、上顎洞自然口部の鼻呼吸時の数値流体力学的 ( CFD) 解析も開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍、他施設との打ち合わせ、共同実験に多少支障がでているが、感染予防に十分配慮しながら、おこなっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト鼻副鼻腔粘膜各部位においてかかっている圧を検証するため、鼻副鼻腔症例のCTから得られた画像をDICOMデータとして出力し、ANSYS (アンシスジャパン)を用いてメッシュ化、気流解析データを得た後、嗅裂部、上顎洞自然口部などにおける呼吸流の数値流体力学的 ( CFD, Computational Fluid Dynamics ) 解析をおこなう。次に、50Hzの振動を加えた状態での同様の検索をおこない、鼻副鼻腔モデルでの、振動圧刺激療法の効果について検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍、他施設との打ち合わせ、共同実験に多少支障がでている。また学会自体が延期となることもあり、また開催された学会も出張・発表を見合わせたため。
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Research Products
(1 results)
