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。

气道上皮是动态执行的重要功能，例如呼吸道和面条浮子，温度，湿度和气压（机械疗法），屏障功能，分泌，粘液纤维运输功能和气味。最重要的是，上皮屏障功能被认为位于各种慢性炎性疾病的上游状况。过去的机械应力证明了增强气道上皮的电屏障功能，但是在这一研究问题中，提供了“振动压力刺激可以上调”的假设。去年，为了实际验证振动对人鼻粘膜每个部位的影响，在鼻子和鼻鼻呼吸过程中，数值流体机械（CFD，计算流体动力学）的影响。结果，已经证实，振动显着增加了嗅觉和壁剪应力的摄入量（乳木应激）。中鼻道的体积流量也在增加。今年，对上颌窦的流动进行了CFD分析，以验证振动对鼻腔腔腔中呼吸流的影响。具体而言，振动气流为25、50、75,100 Hz，25、50、75,100Hz，用于左上和右上轴（Sinus and Sinus）的两个交叉区域，2个十字剖面（内部和外部）和自然的嘴巴，在给出的条件下，我们分析了窦CT中的体积流量和壁剪应力（剪切应力）。结果，在100-125Hz的任何横截面中，体积流量趋于最大。另外，断开壁的最大趋势在洞穴处为75 Hz，在鼻窦底部为125 Hz。这些结果表明，流入空气的振动可能会影响上颌窦的呼吸道，这不仅可以在鼻腔上进行机械疗法，而且可以在鼻窦粘膜上进行。