A pulmonális hemodinamika és a légzésmechanika összefüggéseinek vizsgálata = Interactions between the pulmonary vascular and broncho-alveolar networks

A lezárult pályázatban a légzésmechanikai jellemzők részletes, a légúti és a tüdőszöveti paraméterekben mért változások feltárásával vizsgáltuk a - krónikus hipoxia hatására kialakult érrendszeri remodeling befolyását a légúti reaktivitásra, - keringési eredetű légúti hiperreaktivitás kialakulásáért felelős mechanizmusokat, - tracheában pozitív és a tüdő körül negatív nyomással létrehozott tüdőinfláció közti különbségeket a keringés-légzés kölcsönhatásra, - fiziológiás pulmonális kapilláris nyomás szerepét a perifériás elzáródások kivédésében és megszüntetésében, - tüdő posztoperatív iszkémia-reperfúziós károsodását kardiopulmonális bypasst követően szívműtött betegekben. Méréseinket a kitűzött céloknak megfelelően altatott, mesterségesen lélegeztetett patkányokon, izolált perfundált patkánytüdőkön, és szívműtött betegeken végeztük. A légúti és szöveti mechanikai paramétereket az alacsonyfrekvenciás kényszerített oszcilláció módszerével meghatározott alacsonyfrekvenciás mechanikai impedancia modellalapú értékelésével választottuk szét. Kutatási eredményeink, melyeket 11 teljes terjedelmű angol nyelvű közleményben publikáltunk (összesített impakt faktor 28,935), a keringési és a légzőrendszer komplex együttműködésének mélyrehatóbb megértésével a klinikai gyakorlatban gyakran előforduló keringési eredetű pulmonális konstrikció okainak feltárásához, és a kardiopulmonális betegségek patofiziológiás hátterének tisztázásához járultak hozzá. | We estimated in the present project the changes in the airway and tissue mechanics separately to characterize the - effects of pulmonary vascular remodeling following prolonged hypoxia on the lung mechanics and on the bronchial reactivity to external stimuli, - mechanisms responsible for the bronchial hyperreactivity encountered in vascular diseases, - differences in the cardiopulmonary interactions when the lung is inflated with positive intratracheal or negative pressure around the pleura, - role of physiological pulmonary capillary pressure in preventing and reversing atelectasis development, - postoperative ischemia-reperfusion injury in patients undergoing cardiopulmonary bypass. In accordance with our aims, the measurements were performed on rats in vivo, on isolated perfused rat lungs, and in patients with cardiac surgery. The airway and tissue mechanics were separated by model-based analyses of the low-frequency forced oscillatory pulmonary input impedance spectra. The detailed description of the airway and lung parenchymal consequences of cardiopulmonary interactions contributed to a better understanding of pathophysiological mechanism responsible for the lung constriction with circulatory origin. The proposed advances, published in 11 peer reviewed papers (sum impact factor of 28.935), contributed to a more efficient prevention of dysfunction or to the re-establishment of the optimum equilibrium between the heart and the lungs

Mesenteriális ischaemia-reperfúzió pulmonális távolhatását befolyásoló mechanizmusok vizsgálata = Studies on mechanisms in the pulmonary remote effect of mesenteric ischaemia-reperfusion

Programunk fő célja a mesenteriális ischemia-reperfúzió pulmonális távolhatásában szerepet játszó pathomechanizmusokat jellemezni a tüdő (légút és parenchyma) mechanikai tulajdonságainak, valamint gyulladásos markereknek a vizsgálatával. Eredményeink a tüdőben, különösen a parenchymában lejátszódó mechanikai folyamatok jelentőségét hangsúlyozzák, különböző, a splanchnikus terület ischemiájával járó kórképek (mesenteriális ischemia-reperfúzió, endotoxémia, hemorrhagiás shock) állatkísérletes modelljeiben, és újabb adatokat szolgáltatnak a légzésfiziológia számára e folyamatok megértéséhez. | Our main purpose was to characterize the pathomechanisms involved in the remote pulmonary effect of mesenteric ischemia-reperfusion with studying mechanical processes (airway and parenchyma), as well as inflammatory markers in the lung. The results emphasize the importance of mechanical changes in the lung, mainly in parenchyma in animal models of different disorders with splanchnic ischemia (mesenteric ischemia-reperfusion, endotoxemia, hemorrhagic shock) and provide new data for understanding of the processes in the respiratory physiology

A tüdő újranyílási folyamatai: a struktúra, mechanika és akusztika összefüggései = Recruitment of pulmonary airways: structural, mechanical and acoustic correlates

A kutatás célja a pulmonális légutak záródási és újranyílási eseményeinek tanulmányozása, és az ezt kísérő hangjelenségek (crackle) és a tüdő mechanikai változásai közötti kapcsolat vizsgálata volt. Izolált kutya-, nyúl-, patkány- és egértüdők reinflációja közben mért crackle aktivitás analízisével feltártuk a légutak kinyílásának lavinaszerű dinamikáját és a tüdő nyomás-térfogat görbéjének kialakulásában játszott szerepét, valamint az akusztikai adatokból származtatott hörgőméretek és a hagyományos morfometria közötti egyezést. A crackle intenzitás eloszlásainak tanulmányozása a nagyobb kollapszushajlamú hörgőgenerációk identifikálásában is segítenek. In vivo kísérletekben a kilégzésvégi nyomás és a bronchokonstriktor dózis hatását a reinflációs hangesemények érzékenyebben mutatták ki, mint a légutak és a tüdőszövet mechanikai tulajdonságainak változásai. | The research was aimed at the dynamics of the closure and reopening of pulmonary airways, and the relationships between the accompanying acoustic events (crackles) and the changes in the mechanical properties of the lungs. Analysis of crackles recorded in isolated dog, rabbit, rat and mouse lungs revealed the avalanche dynamics of the airway reopening and its contribution to the development of the pulmonary pressure-volume characteristics. The dimensions of the bifurcating airways, as inferred from the distributions of the crackle intensity, agreed well with the conventional morphometric data; additionally, these distributions may help identify the bronchial generations most vulnerable to airway collapse. Results from in vivo experiments demonstrated that the changes in crackle intensity with decreasing end-expiratory pressure and increasing bronchoconstrictor dose were a more sensitive indicator of airway closure than the alterations in the global mechanical properties of the airways and lung tissues

Az emfizéma strukturális és funkcionális összefüggései kísérletes modellekben = Structural and functional correlates of experimental emphysema

Az emfizéma elasztázkezeléses állatmodelljeiben tanulmányoztuk a tüdőstruktúra, tüdővolumenek és a légzésfunkció változásait, a követéses vizsgálatokra helyezve a súlyt. Több protokoll kipróbálása után a jobbnak talált patkánymodellben a rövidtávú (3 napos) és a hosszútávú (105 napos) strukturális és funkcionális változásokra koncentráltunk. Az egész tüdő beágyazásával és teljes metszeti képek elemzésével jutottunk átfogó strukturális információkhoz; az alveoláris morfometria mellett a hörgőátmérők és –falvastagságok, az alveoláris attachmentek sűrűsége és a hörgőfal kollagén- és elasztinsűrűségének és homogenitása is a vizsgálat tárgyai voltak. A tüdőfelszíni alveolusok megjelenítésére alkalmazott ortogonális polarizációs spektrális képalkotásnál áttértünk az ex vivo vizsgálatokra, mely lehetővé tette az alveoláris szeptumok gépi felismerését. A strukturális elváltozások (az alveolusok méretének növekedése, az attachmentek ritkulása) a tüdőtérfogatok növekedésével és az elasztikus ellenállás csökkenésével jártak együtt, míg a légutak áramlási ellenállása nem változott; a reinflációs crackle hangok in vivo elemzése viszont a légúti funkció korai érintettségét jelezte. Ígéretes új kísérleti koncepcióként jelent meg az elasztázkezelés és a gyakori mély belégzések alkalmazása, mely a tüdőszöveti destrukció kémiai és mechanikai folyamatainak szinergizmusa révén tekinthető a COPD akut exacerbációja első állatkísérletes modelljének. | Pulmonary structure, lung volumes and lung function were investigated in elastase-treated mice and rats, concluding in follow-up studies on the short-term (3-day) and long-term (105-day) emphysematous changes. Whole-lung embedding and whole-section analysis was employed to obtain comprehensive data on alveolar morphometry, bronchial cross-section, wall thickness, septal attachment density, as well as wall collagen and elastin contents and homogeneity. Subpleural alveolar structure was studied ex vivo by orthogonal polarisation spectral imaging and picture processing. The structural changes (increased alveolar size and decreased septal attachment density) were associated with elevated lung volumes and impaired pulmonary elasticity, whilst the airway resistance did not change; however, in vivo reinflation crackle recordings indicated the early signs of the impact of elastolysis on airway function. Additionally, as an animal model of the acute exacerbation of COPD, a novel experimental setting combining elastase treatment with frequent deep inspirations was designed to model the chemical and mechanical processes synergetically involved in the destruction of parenchymal tissues