Dehnung der Alveolen bei der Atmung: Analyse der mechanischen Kräfte und ihrer biologischen Wirkung

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Im Fortsetzungsantrag soll basierend auf den in der ersten Förderperiode erarbeiteten Grundlagen die mechanische Beanspruchung der Alveolen quantifiziert und in Beziehung zur biologischen Antwort gesetzt werden. Dazu sind im Einzelnen folgende Arbeitsschritte geplant: 1. Zugversuche am lebenden Lungengewebe zur Ermittlung der lokalen Alveolarwandeigenschaften. 2. Weiterentwicklung des Bioreaktors zur Bestimmung von Druck-Dehnungskurven an tierischen und menschlichen Lungenschnitten bei beatmungsanaloger Mechanostimulation. 3. Berücksichtigung von Informationen über Kollagen- und Elastinfasern aus der 2-Photonenmikroskopie im mathematischen Modell. 4. Entwicklung eines Mehrskalenmodells zur Formulierung realistischer Randbedingungen für das Alveolarmodell. 5. Erweiterung des Mehrskalenmodells zur Berücksichtigung von Flussberechnungen in der gesamten Lunge. 6. Numerische Analyse der Kraftübertragung auf einzelne Zellen. 7. Beziehung der im Gewebe auftretenden mechanischen Kräfte zur Aktivierung von Integrinrezeptoren, der Expression von Stressgenen (Amphiregulin, Tenascin C) und von Entzündungsmarkern (TNF, IL-6, MIP2).