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

• 研究課題/領域番号: 17K19693
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 恒常性維持器官の外科学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所
• 研究代表者: 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)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 肺 / 人工呼吸 / イメージング

研究成果の概要

SPring8シンクロトロン放射光を用いて、調節人工呼吸下に正常コントロールならびに急性呼吸窮迫症候群 (ARDS)モデルマウスの肺胞メカニクスを可視化し、そのイメージングデータを用いて、肺の3D再構築を行った。また一回換気量[TV]、呼気終末陽圧[PEEP]が肺胞メカニクスに及ぼす効果を検討した。その結果、ARDS肺では低レベルのPEEPは肺胞の虚脱を、また高レベルのPEEPは肺胞の過膨張を引き起こすことがわかった。高容量のTVと低レベルのPEEPによる人工呼吸は肺胞構造の破壊を誘導する一方、低容量のTVと低レベルのPEEPによる人工呼吸は肺胞の虚脱を引き起こすことがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。しかしこれまで、肺に加わる機械的ストレスによる肺胞メカニクスの変化には未解明の点が多く残されていた。本研究ではSPring8シンクロトロン放射光を用いて人工呼吸中のマウス肺の肺胞メカニクスをリアルタイムに可視化することに成功した。その成果は人工呼吸による機械的ストレスによる肺障害を抑える人工呼吸法の開発につながると思われる。

研究成果

• [国際共同研究] Pohang University(韓国)
• [国際共同研究] Harvard School of Public Health(米国)
• [雑誌論文] Genome‐Scale CRISPR/Cas9 Screening Reveals Squalene Epoxidase as a Susceptibility Factor for Cytotoxicity of Malformin A1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Koizumi Yukio、Fukushima Jun、Kobayashi Yayoi、Kadowaki Ayumi、Natsui Miyuki、Yamaguchi Tomokazu、Imai Yumiko、Sugiyama Toshihiro、Kuba Keiji
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 20 号: 12 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1002/cbic.201800769
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Loss of Apelin Augments Angiotensin II-Induced Cardiac Dysfunction and Pathological Remodeling (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Teruki、Kadowaki Ayumi、Suzuki Takashi、Ito Hiroshi、Watanabe Hiroyuki、Imai Yumiko、Kuba Keiji
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 2 ページ: 239-239
  • DOI: 10.3390/ijms20020239
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pulmonary phagocyte-derived NPY controls the pathology of severe influenza virus infection. (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara S., Hoshizaki M., Ichida Y., Lex D., Kuroda E., Ishii KJ., Magi S., Okada M., Takao H., Gando M., Imai H., Hara R., Herzog H., Yoshimura A., Okamura H., Penninger JM., Slutsky AS., Uhlig S., Kuba K., and Imai Y.
  • 雑誌名: Nature Microbiology 巻: 4(2) 号: 2 ページ: 258-268
  • DOI: 10.1038/s41564-018-0289-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of RSK1 activation in malformin-enhanced cellular fibrinolytic activity (2018)
  • 著者名/発表者名: Koizumi Y, Nagai K, Gao L, Koyota S, Yamaguchi T, Natsui M, Imai Y, Hasumi K, Sugiyama T, Kuba K
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8(1) 号: 1 ページ: 5472-5472
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23745-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The CCR4-NOT deadenylase complex controls Atg7-dependent cell death and heart function (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Tomokazu et al
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 11 号: 516 ページ: 3638-3638
  • DOI: 10.1126/scisignal.aan3638
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The CCR4-NOT complex contributes to repression of Major Histocompatibility Complex class II transcription (2017)
  • 著者名/発表者名: Rodriguez-Gil Alfonso、Ritter Olesja、Saul Vera V.、Wilhelm Jochen、Yang Chen-Yuan、Grosschedl Rudolf、Imai Yumiko、Kuba Keiji、Kracht Michael、Schmitz M. Lienhard
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7(1) 号: 1 ページ: 3547-3547
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03708-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ELABELA-APJ axis protects from pressure overload heart failure and angiotensin II-induced cardiac damage (2017)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Sato C, Kadowaki A, Watanabe H, Ho L, Ishida J, Yamaguchi T, Kimura A, Fukamizu A, Penninger JM, Reversade B, Ito H, Imai Y, Kuba K
  • 雑誌名: Cardiovasc Res 巻: 113(7) 号: 7 ページ: 760-769
  • DOI: 10.1093/cvr/cvx061
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] インフルエンザウイルス感染に伴う宿主ゲノム3D構造の変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 市田悠、椎森仁美、今井由美子
  • 学会等名: 第92回日本薬理学会年会
• [学会発表] ウイルス感染に対する宿主染色体3D変化のダイナミクス (2019)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第92回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] インフルエンザウイルス感染におけるmRNA翻訳制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 椎森仁美、市田悠、今井由美子
  • 学会等名: 第92回日本薬理学会年会
• [学会発表] Dynamic changes in host nuclear system to influenza virus infection (2019)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: The 3rd Annual Chiba University-UCSD Symposium on Mucosal Immunology, Allergy and Vaccines:Impact on Mucosal Diseases and Global Health
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 宿主核内システムから見たウイルス感染症の重症化機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第12回次世代アジュバント研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 貪食細胞由来の神経ペプチドによるインフルエンザ重症化機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第28回日本循環薬理学会
• [学会発表] ウイルス感染に対する宿主核内システムの応答機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第46回日本臨床免疫学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経ペプチドによるインフルエンザ重症化の制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 心血管膜輸送研究会2018
  • 招待講演
• [学会発表] ウイルス感染に対する宿主核内システムの応答機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第17回関西ライフサイエンス リーディングサイエンティストセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ウイルス感染に対する宿主エピゲノム応答 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 千葉大学未来医療教育研究機構セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Pulmonary phagocyte-derived NPY and Y1 receptor axis controls the pathology of severe influenza virus infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Imai，Yu Ichida
  • 学会等名: 第18回 国際薬理学・臨床薬理学会議(WCP2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Influenza virus infection affects host epigenome structure associated with histone methylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu Ichida，Yumiko Imai
  • 学会等名: 第18回 国際薬理学・臨床薬理学会議(WCP2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic changes in host nuclear system to influenza virus infection (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: JMCB Symposium 2018: Looking into Complex Diseases
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamic changes in host nuclear system to influenza virus infection (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: IPR Seminar BioNetworks in Health and Diseases
  • 招待講演
• [学会発表] 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 infection (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第11回次世代アジュバント研究会
• [学会発表] A lysine methyltransferase suppresses influenza virus replication through regulation of functional chromatin domain formation (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: Cutting Edge Developments in RNA Biology for the Control of Gene Expression
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 今井由美子
  • 学会等名: 第55回日本生物物理学会年会市民講演会
  • 招待講演