Mikrodynamiska acinära förändringar i in vivo modeller av lungsjukdomar, studerade med synkrotron stråle datortomografi, positron emissions tomografi och magnetkamera

Tidsperiod:

1 januari 2019 – 31 december 2022

Projektledare:

Gaetano Perchiazzi

Projektdeltagare:

Goran Lovric, Rajmund Mokso, Lars E Olsson, Anders Larsson, Sam Bayat, Liisa Porra

Finansiär:

Vetenskapsrådet

Bidragstyp:

Projektbidrag

Budget:

4 800 000 SEK

Vår grupp bestående av forskare med medicinsk och fysikerbakgrund från Uppsala, Lund, Köpenhamn, Helsinki, Grenoble och Villigen har med bidrag från Vetenskapsrådet utvecklat en metod där vi med extremt avancerad synkrotron-stråle datortomografi (SR-CT) kan se lungstrukturer så små som 3 μm (3 miljondels meter) hos levande smådjur med olika typer av experimentella lungskador under pågående andning. Vi har tills nu fokuserat på respiratorbehandling av akut svår lungsvikt (acute respiratory distress syndrome, ARDS), ett inflammatoriskt tillstånd i lungorna som orsakas av stora operationer, skador, eller infektioner och som drabbar ca 500 000 patienter i EU/år med en 40% dödlighet. Respiratorbehandling är helt avgörande för att dessa patienter ska överleva, men respiratorbehandlingen i sig skadar lungorna, eftersom respiratorn pressar in luft/syrgas med positivt övertryck i lungorna. Det kan också leda till att inflammationen sprider sig ut i kroppen och att hjärtat, njuren, och levern skadas. Dessa skador leder till dysfunktion av dessa organ och detta är de facto den vanligaste dödsorsaken vid ARDS. Vi anser därför att förbättrad kunskap om hur lungorna skadas av respiratorn är viktig för att förbättra omhändertagandet av dessa patienter. Vi har funnit med SR-CT att skademekanismen inte är lokaliserad till ett specifikt lungområde utan att de känsliga områdena växlar mellan varje andetag och att hela lungan således är påverkad; att de små luftvägarna, och inte lungblåsorna kan vara de lungdelar som primärt blir skadade av respiratorandningen; att den inre delen av lungan är mindre utspänd än den yttre, så då kan få mer tänjningsskador, och att ödembildningen, som uppkommer i tidigt skede, i sig påverkar utbredning av lungskadan.Denna kunskap är helt ny och har inte varit möjlig att få fram med tidigare tekniker. Under de kommande 6 åren kommer vi att fortsätta att använda och utveckla SR-CT tekniken för att på djupet detaljstudera ARDS men kommer även påbörja en ny forskningslinje på  astma, lungfibros och pulmonell arteriell hypertension. Dessa studier görs på egen- eller respiratorbehandlade sövda och smärtfria små experimentaldjur efter djuretiskt godkännande. Dessutom kommer vi att uttnyttja andra bildgivande tekniker som högfälts MRkamera, högupplösande datortomografi och PET-kamera som tillägg till SR-CT för att finlokalisera inflammation och fibrosbildning. Den större delen av de kommande studierna kommer att koncentreras till Lunds Universitet där vi kombinerar världens kraftigaste synkronstråle anläggning, MAX IV (MedMAX), med Lunds Universitets Bioimaging centrums resurser. Detta kommer leda till vad vi anser ett världsledande nav av mikroskopisk in-vivo forskning av experimentella lungsjukdomar. Några av studierna kommer även utföras vid två andra synkrotronanläggningar (European Synchrotron Radiation Facility i Frankrike och Swiss Light Source i Schweiz). Parallellt med dessa studier kommer vi att på MAX IV vidareutveckla SR-CT för att första gången kunna utföra longitudinella in-vivo studier under egenandning. Våra tidigare studier har kartlagt delar av de mikroskopiska andningsorsakade lungskadorna vid ARDS och vår hypotes är nu att andningen i sig påverkar lungorna negativt även vid astma, lungfibros och pulmonell arteriell hypertension. Vi menar att med en ökad kunskap om den mikroskopiska skademekanismen från våra studier kan det leda till bättre behandling för många patienter och förbättrad prognos vid dessa sjukdomstillstånd.