Creating the model of barrier disorder on primary cultured human nasal epithelial cells and application to mechanotherapy through vibration/pressure stimulus

在原代培养的人鼻上皮细胞上创建屏障障碍模型并通过振动/压力刺激应用于机械疗法

基本信息

批准号：
20K09738
负责人：
三輪正人
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Juntendo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

気道上皮は、呼吸気流、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（メカノセンシング）、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の病態に位置すると考えられる。適度なメカノストレスは、気道上皮の電気的バリア機能を亢進させることを我々は過去に証明しているが、本研究課題では「振動圧刺激が鼻粘膜上皮バリア機能をupregulateできる」の仮説を実証することを目的としている。昨年度は実際にヒト鼻腔粘膜各部位の呼吸気流に対する振動の影響を検証するため、まず嗅裂部、中鼻道の鼻呼吸時の数値流体力学的 ( CFD, Computational Fluid Dynamics ) 解析を開始した。その結果、振動を与えることにより、嗅裂の吸気の体積流量および壁面せん断応力（シアストレス）が顕著に増加する例が確認された。中鼻道の体積流量も増加していた。今年度は副鼻腔への呼吸気流に対する振動の影響を検証するため、上顎洞各部位での流れのCFD解析をおこなった。具体的には、左右の上顎洞の軸位断（洞底部と洞頂部）２断面、前額断（内側および外側端）２断面と自然口部について、25, 50, 75,100Hzの振動気流を与えた条件下で体積流量および壁面せん断応力（シアストレス）についての副鼻腔CTでの解析をおこなった。その結果いずれの断面でも体積流量は、100-125Hzで最大となる傾向がみられた。また、壁面せん断応力は、洞頂部では75Hz、洞底部では125Hzで最大となる傾向を認めた。これらの結果から、流入空気の振動は、上顎洞への呼吸気流に影響を与え、鼻腔だけではなく副鼻腔粘膜に対してもメカノセラピーをおこなえる可能性が示唆された。

气道上皮不断受到机械性效果，例如呼吸气流，温度，湿度和大气压，并动态执行重要功能，例如屏障功能，分泌，粘液纤毛运输功能和嗅觉。其中，上皮屏障异常被认为位于各种慢性炎性疾病的上游病理中。尽管我们以前已经证明，适度的机械师增强了气道上皮中的电屏障功能，但该研究主题旨在证明“振动压力刺激可以上调鼻粘膜上皮屏障功能”的假设。去年，为了验证振动对人鼻粘膜每个部分的呼吸气流的影响，我们首先开始对嗅觉裂缝和中鼻腔中鼻呼吸的计算流体动力学（CFD）分析。结果，可以通过施加振动来显着增加，从嗅觉裂纹和壁剪应力（烧结应力）显着增加的进气口的体积流量显着增加。鼻中通道的容量流也增加了。今年，我们对各种上颌窦的流量进行了CFD分析，以验证振动对呼吸气流对窦的影响。具体而言，我们使用Sinus CT分析了体积流量和壁剪应力（SHEA应激），用于两个部分的轴向切割（Sinus Bostance and Sinus Apex），两个部分的前额（内侧和侧向末端）（内侧和横向末端）以及自然嘴巴的自然嘴，其中25，50，75，75，75,100,100 HZ。结果，在这两个部分中，体积流量趋于在100-125 Hz之间最大。此外，壁剪应力往往是窦顶部的75Hz最大的，在窦底部为125Hz。这些结果表明，流入空气的振动会影响上颌窦的呼吸气流，不仅可以在鼻腔中而且在鼻窦粘膜中进行机械疗法。