KAIST研究小组发现脓毒症所致肺损伤的原因

KAIST的一个研究小组成功地通过一个定制的3D活体内肺显微成像系统来观察体内的肺微循环和循环细胞。他们发现一种叫做中性粒细胞的白细胞聚集在败血症引起的急性肺损伤(ALI)期间的毛细血管内,导致血液微循环紊乱和死亡空间。

据研究人员称,这种现象导致脓毒症模型中组织缺氧导致肺损伤,减轻中性粒细胞可改善微循环和缺氧。

肺负责在呼吸过程中与二氧化碳气体交换氧气,为维持生命提供必要的功能。这种气体交换发生在肺泡中,每个肺泡周围都有许多毛细血管,其中含有循环中的红细胞。

研究人员一直在努力观察肺泡中的微循环,但从技术上来说,捕捉肺中持续呼吸运动的毛细血管和红细胞的高分辨率图像是一项挑战。

医学与工程研究生院的Pilhan Kim教授和他的团队开发了一种超快速激光扫描共聚焦显微镜和一个成像室,可以在保持肺部呼吸状态的同时最大限度地减少肺部运动。他们利用这项技术成功地捕获脓毒症动物模型毛细血管内的红细胞循环。

在这个过程中,他们发现缺氧是由脓毒症模型肺内死亡空间的增加引起的,脓毒症模型是一个红细胞不循环的空间。这种现象是由于中性粒细胞聚集在毛细血管和小动脉内。研究还表明,在脓毒症模型中,捕获的中性粒细胞通过抑制微循环和释放活性氧物质来损伤肺组织。

相关文献研究者在显微镜下鉴定与脓毒症死亡相关的基因。NHS进一步的研究表明,肺血管内聚集的中性粒细胞表现出较高的E值,研究人员发现,器官串扰可以更好地理解脓毒症数字警报系统可以挽救生命。与正常循环的中性粒细胞相比,mac-1受体(cd11b/cd18)的表达是一种参与细胞间粘附的受体。此外,他们证实,MAC-1抑制剂可以改善脓毒症模型的抑制微循环、改善缺氧,同时减少肺水肿。

他们的高分辨率三维活体显微镜技术允许实时成像活细胞在肺部。这项工作有望用于各种肺部疾病的研究,包括败血症。

研究小组的肺循环成像和精确的分析技术将被用作开发新的诊断技术、评估与微循环相关的各种疾病的新治疗剂的基础技术。

金教授说:“在急性肺损伤模型中,由于中性粒细胞,肺微循环受到抑制。通过控制这种作用和改善微循环,可以消除缺氧和肺水肿,这是治疗脓毒症患者的一种新的有效策略。”

他们的三维生命内显微镜技术通过凯斯特的一家教师创业公司IVIM Technology,Inc.商业化。他们发布了一个名为“ivm-cm”和“ivm-c”的一体式活体显微镜模型。这一新一代的成像设备将为基础生物医学研究对各种人类疾病的复杂病理生理学起到至关重要的作用,在未来的全球生物健康市场。

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