Pathophysiological mechanisms in airway hyperresponsiveness  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
81179
Type K
Principal investigator Peták, Ferenc
Title in Hungarian Légúti hiperreaktivitás pathomechanizmusainak vizsgálata
Title in English Pathophysiological mechanisms in airway hyperresponsiveness
Keywords in Hungarian légzésfunkció, asztma, bronchokonstrikció, kardiopulmonális kölcsönhatások
Keywords in English lung function, asthma, bronchoconstriction, cardiopulmonary interactions
Discipline
Biological basis of diseases related to the above (Council of Medical and Biological Sciences)100 %
Panel Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology
Department or equivalent Department of Medical Physics and Informatics (University of Szeged)
Participants Albu, Gergely
Babik, Barna
Bari, Ferenc
Novák, Zoltán
Starting date 2010-02-01
Closing date 2014-10-31
Funding (in million HUF) 12.149
FTE (full time equivalent) 5.11
state closed project
Summary in Hungarian
A légúti irritációt is kiváltó allergén környezeti ártalmak világméretű növekedése következtében a légúti hyperreaktivitással (AH) együtt járó tüdőbetegségek (mint az asztma vagy az emfizéma) egyre fokozódó kihívást jelentenek az egészségügyi ellátórendszerek számára. A jelen kutatási terv ezért olyan gyakorlati jelentőségű alapkutatási területet érint, mely az AH alaposabb megértésén és befolyásolásának tanulmányozásával célul tűzi ki

i) egy olyan állatkísérletes modell kifejlesztését, mely az allergiás eredetű AH szisztematikus kiértékelését teszi lehetővé;
ii) a krónikus allergén provokáció hatásának feltérképezését a légutak válaszképességére és a potenciálisan kialakuló allergén tolerancia kialakulására;
iii) azoknak a kórélettani háttérmechanizmusoknak a feltárását, melyek az időskorban fokozattan jelenlevő AH kialakulásáért felelősek, valamint a nemek közti különbségek feltérképezését;
iv) a keringési eredetű AH alaposabb megértését, valamint a pulmonális hipertenzió kezelésére sikerrel alkalmazott új stratégiák hatékonyságának összehasonlítását a kardiális asztmával együtt járó AH tünetének enyhítésére;
v) klinikai környezetben a legjobb szelektivitású és legérzékenyebb provokációs teszt (hisztamin, acetilkolin, adenozin) identifikálását, illetve annak meghatározását, hogy mely légzésfunkciós mérési módszer (spirometria, kényszerített oszcilláció) és paraméter a legalkalmasabb AH detektálására az asztma diagnózisában gyermekekben.

Az AH kialakulásáért felelős alapvető élettani és környezeti tényezők nem teljesen tisztázottak. Ezért a kutatási eredményeink, melyek az allergiás eredetű, korosodással fokozottan kialakuló, és kisvérköri keringésből adódó AH szisztematikus vizsgálatából származnak, jelentősen hozzájárulhatnak e kiemelkedő fontosságú rendellenesség alaposabb megértéséhez, és ezáltal alapul szolgálhatnak a légúti tünetek hatékonyabb enyhítésére.
Summary
In consequence of the worldwide increases in the exposure to environmental substances that may provoke allergic reactions by irritating the airways, the frequency of chronic lung diseases with the hallmark feature of airway hyperreactivity (AH), such as asthma or emphysema, pose an increasing challenge to health professionals. The present research project therefore has the aims of the characterization and manipulation of various key features of AH, including

i) the development of an animal model that systematically reproduces AH following chronic allergen exposure;
ii) an evaluation of the frequent development of tolerance to prolonged exposure to the allergen;
iii) an assessment of the pathophysiological mechanisms responsible for the frequent prevalence of AH in elderly patients, and an exploration of the gender differences in this phenomenon;
iv) an investigation of AH secondary to altered pulmonary haemodynamics, and a comparison of the efficacy of novel strategies for the treatment of chronic pre- and postcapillary pulmonary hypertension in the diminishment of AH; and
v) a clinical study to identify the most selective and sensitive bronchoprovocation test (histamine, acetylcholine or adenosine) and measurement approach (spirometry or forced oscillations) to detect AH in the diagnoses of asthma in children.

The fundamental environmental and physiological causes of AH are not completely understood. Thus, the findings of the research project, involving a systematic evaluation of AH subsequent to allergen exposures, aging or chronic alterations in the pulmonary haemodynamics, will contribute to a better understanding of this pulmonary disorder of major importance, and may thereby provide a basis for novel treatment strategies.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A pályázat sikeres végrehajtását 18 angol nyelvű teljes terjedelmű közleményben dokumentáltuk, melyek 57,305 összesített impakt faktorral a szakma legrangosabb folyóirataiban kerültek közlésre. Főbb eredményeink: - A pulmonális érrendszer mediátorainak kiegyensúlyozása a keringési eredetű légúti túlérzékenység (AH) megszűnését okozza. - A kolontári vörös iszap por állatkísérletes expozíciója enyhe AH kialakulását jelezte; belélegzése rövidtávon a városi porhoz hasonló kockázatot jelent. - A kényszerített oszcilláció érzékenyebb mérési módszer a spirometriánál az AH kimutatására asztmás gyermekekben. - Az alveoláris CO2 részt vesz a légúti tónus szabályozásában; alveoláris hipokapnia okozta bronchokonstrikció a ventilláció redisztribúcióját okozza a jól keringő tüdőrégiók irányába. - A kilégzési kapnogram harmadik fázisa a légzőrendszeri compliance figyelembevételével nyújt értékes információt a légúti átmérő változásairól. - Az altatógázok használata enyhíti a kolinerg légúti szűkületet AH jelenlétében, inhalációjuk az anafilaxiás eredetű bronchokonstrikció gyorsabb visszafordítását eredményezi. - Bronchoaspirációt követően kialakult bronchokonstrikcióban az indirekt szisztémás hatások elhanyagolhatóak a közvetlen irritáció mellett. Az AH vizsgálatából adódó eredményeink jelentősen hozzájárultak e kiemelkedő fontosságú népegészségügyi kórkép alaposabb megértéséhez, és ezáltal alapul szolgálhatnak a légúti tünetek megelőzésére, hatékonyabb enyhítésére.
Results in English
The successful completion of the project is well documented in 18 peer-reviewed papers published in the most prestigious journals with cumulative impact factor of 57.305. Main results: - Balancing the constrictive-relaxing mediators in the pulmonary circulation diminishes the airway hyperresponsiveness (AH) with circulatory origin. - Mild respiratory symptoms with AH develop following exposure to airborne red sludge; this however does not pose a greater respiratory hazard than inhalation of urban dust. - The forced oscillation technique is as suitable as spirometry for the detection of AH in asthmatic children. - Intraalveolar CO2 plays a role in the regulation of the airway tone; hypocapnia-induced bronchoconstriction redirects regional ventilation to the well-perfused alveoli. - Assessment of the capnogram shape should be coupled with the respiratory compliance when the airway resistance is evaluated. - In the presence of AH, inhalation volatile agents protect cholinergic bronchoconstriction; they also promote an earlier easing of the allergically-induced bronchospasm. - Following bronchoaspiration, the direct damage dominates over the indirect systemic effects in the deterioration of lung function. Systematic evaluation of AH subsequent to allergen exposures, or chronic alterations in the pulmonary haemodynamics contributed to a better understanding of this pulmonary disorder of major importance, and may thereby provide a basis for novel treatment strategies.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=81179
Decision
Yes





 

List of publications

  
Czövek D, Novák Z, Peták F: Effects of inhaled histamine and methacholine on the lung function parameters obtained by spirometry and forced oscillations in asthmatic children., Eur Respir J Vol 36, Suppl 54, 704s, 2010
Peták F, Nagy T, Iványi T, Mayr P, Bogáts G, Babik B: The third-phase slope of the capnogram as an indicator of airway resistance in mechanically ventilated patients., Eur Respir J Vol 36, Suppl 54, 944s-945s, 2010
Layachi S, Albu G, Peták F, Habre W, Bayat S: Acute hemorrhagic scock decreases airway resistance in anaesthetized rat., Eur Respir J Vol 36, Suppl 54, 402s, 2010
Albu G, Porra L, Peták F, Suhonen H, Strengell S, Sovijarvi A, Suortti P, Bayat S, Habre W: Changes in lung volume with PEEP following surfactant depletion in rabbits assessed by helium wash-out technique and synchotron imaging, Eur Respir J Vol 36, Suppl 54, 174s, 2010
Babik B, Csorba Zs, Nagy T, Iványi T, Mayr P, Bogáts G, Peták F: Beneficial properties of dopamine on the lung mechanics in cardiac surgery patients, Eur Respir J Vol 36, Suppl 54, 48s, 2010
Lele EE, Hantos Z, Bitay M, Szívós B, Bogáts G, Peták F, Babik B: Bronchoconstriction during alveolar hypocapnia and systemic hypercapnia in dogs with a cardiopulmonary bypass, Respir Physiol Neurobiol. 175: 140-5, 2011
Porra L, Peták F, Strengell S, Neitola K, Janosi TZ, Suhonen H, Suortti P, Sovijärvi AR, Habre W, Bayat S.: Acute cigarette smoke inhalation blunts lung responsiveness to methacholine and allergen in rabbit: differentiation of central and peripheral effects, Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 299: L242-51, 2010
Albu G, Babik B, Késmárky K, Balázs M, Hantos Z, Peták F.: Changes in airway and respiratory tissue mechanics after cardiac surgery, Ann Thorac Surg 89: 1218-1226, 2010
Habre W, Janosi TZ, Fontao F, Myers C, Albu G, Pache JC, Peták F: Mechanisms for lung function impairment and airway hyperresponsiveness following chronic hypoxia in rats, Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 298: L607-L614, 2010
von Ungern-Sternberg BS, Habre W, Regli A, Pache J-Cl, Fontao F, Janosi TZ, Beghetti M, Peták F.: Precapillary pulmonary hypertension leads to reversible bronchial hyperreactivity in rats, Exp Lung Res 36: 129-139, 2010
Peták F, Bánfi A, Tóth-Szüki V, Baráti L, Bari F, Székely E, Novák Z.: Airway responsiveness and bronchoalveolar lavage fluid profiling in individual rats: effects of different ovalbumin exposures, Respir Physiol Neurobiol. 170: 76-82, 2010
Habre W, Albu G, Janosi TZ, Fontao F, von Ungern-Sternberg BS, Beghetti M, Peták F.: Prevention of bronchial hyperreactivity in a rat model of precapillary pulmonary hypertension., Respir Res. 12(1):58, 2011
Bayat S, Albu G, Layachi S, Portier F, Fathi M, Peták F, Habre W.: Acute hemorrhagic shock decreases airway resistance in anesthetized rat., J Appl Physiol 111: 458-464., 2011
Myers CF, Fontao F, Jánosi TZ, Boda K, Peták F, Habre W.: Sevoflurane and desflurane protect cholinergic-induced bronchoconstriction of hyperreactive airways in rabbits., Can J Anesth 58: 1007-15., 2011
Czövek D, Novák Z, Somlai C, Asztalos T, Tiszlavicz L, Bozóki Z, Ajtai T, Utry N, Filep A, Bari F, Peták F.: Respiratory consequences of red sludge dust inhalation in rats., Toxicol Lett. 209: 113-120., 2012
Peták F, Albu G, Lele E, Beghetti M , Habre W.: Prevention of adverse pulmonary consequences of myocardial ischaemia in rats., Eur Respir J Vol 38, Suppl 55, 145s, 2011
Czovek D, Novak Z, Barati L, Banfi A, Peták F.: Effects of chronic allergen exposure on the airway hyperreactivity in sensitized rats., Eur Respir J Vol 38, Suppl 55, 169s, 2011
Bayat S, Degrugilliers L, Porra L, Albu G, Suhonen H, Strengell S , Fodor G, Peták F, Suortti P, Habre W, Sovijärvi A.: K-edge subtraction (KES) synchrotron imaging allows quantitative measurement of regional aerosol deposition, lung ventilation and airway morphology in rabbit., Eur Respir J Vol 38, Suppl 55, 888-889s, 2011
Peták F, Czövek D, Novák Z.: Spirometry and forced oscillations in the detection of airway hyperreactivity in asthmatic children., Pediatr Pulmonol. 47(10):956-65, 2012
Malaspinas I, Chok L, Beghetti M, Habre W, Peták F.: The acute effect of surgical repair of mitral valve insufficiency on airway and respiratory tissue mechanics and pulmonary hemodynamics in children., Eur Respir J Vol 40, Suppl 56, 589s, 2012
Czövek D, Donati Y, Belin X, Pache JC, Peták F, Habre W.: Prevention of hyperoxia-induced lung injury: Counterbalancing the deleterious effects of endothelin-1 in rat lungs., Eur Respir J Vol 40, Suppl 56, 691s, 2012
Malaspinas I, Martin AL, Perrin A, Beghetti M, Peták F, Habre W.: Changes in respiratory mechanics following surgical repair of mitral valve insufficiency in children., Eur Respir J Vol 40, Suppl 56, 195s, 2012
Babik B, Csorba Z, Czovek D, Mayr PN, Bogats G, Peták F.: Effects of respiratory mechanics on the capnogram phases: Importance of dynamic compliance of the respiratory system., Crit Care. 16(5):R177, 2012
Peták F, Albu G, Lele E, Beghetti M, Habre W.: Prevention of airway hyperresponsiveness induced by left ventricular dysfunction in rats., Respir Res. 13:114, 2012
Bayat S, Dégrugilliers L, Albu G, Porra K, Peták F, Strengell S, Suortti P, Sovijarvi A, Habre W.: Aerosol deposition during acute bronchoconstriction studied by synchrotron radiation imaging in rabbits., Eur Respir J Vol 42, Suppl 57, 11s, 2013
Csorba Z, Petak F, Bogats G, Babik B.: Sevoflurane improves lung function impairment induced by cardiopulmonary bypass in cardiac surgery patients., Eur Respir J Vol 42, Suppl 57, 522s., 2013
Petak F, Czovek D, Doras C, Fodor G, Bayat S, Habre W, Babik B.: Respiratory consequences of fluid replacement with autologous blood or colloid solution after acute haemorrhage in rats., Eur Respir J Vol 42, Suppl 57, 703s, 2013
Fodor G, Babik B, Erces D, Balogh A, Balazs M, Petak F.: Changes in airway and lung tissue mechanics in aspiration-induced lung injury: Differentiation of direct and indirect mechanisms in a porcine model., Eur Respir J Vol 42, Suppl 57, 841s., 2013
Czövek D, Habre W, Belin X, Baudat A, Donati Y, Barazzone C, Peták F.: The role of nitric oxide and cholinergic pathways in the cardiovascular and lung functional changes following chronic hypoxia., Eur Respir J Vol 42, Suppl 57, 113s., 2013
Layachi S, Porra L, Albu G, Trouillet N, Suhonen H, Peták F, Sevestre H, Suortti P, Sovijärvi A, Habre W, Bayat S.: Role of cellular effectors in the emergence of ventilation defects during allergic bronchoconstriction., J Appl Physiol115(7):1057-64., 2013
Habre W, Petak F.: Anaesthesia management of patients with airway susceptibilities: what have we learnt from animal models?, Eur J Anaesthesiol. 30(9):519-28., 2013
Lele E, Petak F, Carnesecchi S, Virag K, Argiroffo CB, Habre W.: The protective effects of volatile anesthestics against the bronchoconstriction induced by an allergic reaction in sensitized rabbit pups., Anesth Analg. 116(6):1257-64., 2013
Albu G, Wallin M, Hallbäck M, Emtell P, Wolf A, Lönnqvist PA, Göthberg S, Peták F, Habre W.: Comparison of static end-expiratory and effective lung volumes for gas exchange in healthy and surfactant-depleted lungs., Anesthesiology. 119(1):101-10., 2013
Bayat S, Porra L, Albu G, Suhonen H, Strengell S, Suortti P, Sovijärvi A, Peták F, Habre W.: Effect of positive end-expiratory pressure on regional ventilation distribution during mechanical ventilation after surfactant depletion., Anesthesiology. 119(1):89-100., 2013
Peták F, Wallin M, Hallbäck M, Habre W: In reply to “Capnodynamic estimation of lung volumes: teething issues of a potential early warning system.", Anesthesiology. 120: 779-80, 2014
Fodor GH, Peták F, Erces D, Balogh AL, Babik B.: Lung mechanical changes following bronchoaspiration in a porcine model: differentiation of direct and indirect mechanisms, Respir Physiol Neurobiol. 199:41-9, 2014
Czövek D, Peták F, Donati Y, Belin X, Pache JC, Barazzone Argiroffo C, Habre W.: Prevention of hyperoxia-induced bronchial hyperreactivity by sildenafil and vasoactive intestinal peptide: impact of preserved lung function and structure, Respir Res.15:81, 2014
Albu G, Petak F, Zand T, Hallbäck M, Wallin M, Habre W: Lung volume assessments in normal and surfactant depleted lungs: agreement between bedside techniques and CT imaging, BMC Anesthesiol. 14:64, 2014
Babik B, Csorba Zs, Balogh Á, Szeti K, Tolnai J, Peták F: Kapnográfia lélegeztetett betegekben. Mindig nézzük, mindent látunk?, Medicina Thoracalis LXVII:(2) pp. 78-98, 2014
Novák Z, Czövek D, Peták F.: légúti hyperreaktivitás kimutatása kényszerített oszcilláció módszerével gyermekkorban, Medicina Thoracalis LXVII:(2) pp. 112-119, 2014
Tolnai J, Peták F, Babik. B.: Hullámok hátán: Mit mutat a kapnográfia?, Élet és Tudomány LXIX. évfolyam, 26. szám, 809-811, 2014
Peták F, Á.L. Balogh, K. Névery, J. Tolnai, B. Babik: Bronchoconstriction and alveolar derecruitment following extracorporeal circulation: good by(e)pass?, Joint meeting of Federation of European Physiological Societies and the Hungarian Physiological Society. Budapest, August 27-30, 2014
Peták F, L. Porra, W. Habre, G. Albu, I. Malaspinas, C. Doras, S. Bayat.: Administration of exogenous surfactant: global and regional lung functional changes in a rabbit model of surfactant deficiency, Joint meeting of Federation of European Physiological Societies and the Hungarian Physiological Society. Budapest, August 27-30, 2014
Tolnai J, F. Peták, B. Babik.: Impact of altered ventilation pattern on capnography phase III slope in patients undergoing elective heart surgery., Joint meeting of Federation of European Physiological Societies and the Hungarian Physiological Society. Budapest, August 27-30, 2014
Fodor GH, B. Babik, D. Czövek, C.Doras, S. Bayat, W.Habre, F. Peták.: Respiratory effects of acute blood loss and subsequent fluid resuscitation with colloid or crystalloid solutions., Joint meeting of Federation of European Physiological Societies and the Hungarian Physiological Society. Budapest, August 27-30, 2014
Porra L, Wallin M, Hallbäck M, Broche L, Suortti P, Sovijärvi A, Peták F, Habre W, Bayat S.: Changes in regional distribution of gas and blood volumes within a single respiratory cycle: Effect of tidal volume, PEEP and respiratory pattern., Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 543, 2014
Balogh AL, F. Peták, K. Nevery, J. Tolnai, B. Babik: Bronchoconstriction and alveolar derecruitment following cardiopulmonary bypass, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 1820, 2014
Tolnai J, B. Ladjanszki, F. Petak, B. Babik: Capnogram phase III slope and dead space parameters: Comparison of main- and sidestream capnography techniques, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 2133, 2014
Doras C, Y. Donati, P. Eigenmann, F. Peták, W. Habre: Respiratory mechanics characterization in a mouse model of house dust mite allergy, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 2140, 2014
Doras C, Le Guen M, Peták F, Habre W: Recruitment maneuvers in the presence of pulmonary hypertension: Cardiorespiratory effects during experimental acute lung injury, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 2156, 2014
Malaspinas I, C. Doras, A. Baudat, X. Belin, F. Petak, W Habre: Role of the parasympathetic nervous system in the allergen-induced airway sensitization and lung responsiveness, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 3525, 2014
Petak F, G. Fodor, A. Balogh, L. Fazekas, D. Telegdi, O. Ivánkovitsné Kiss, B. Babik: Effects of dopamine on the elevated airway tone by histamine and methacholine in rabbits, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 3543, 2014
Fodor G, B. Babik, D. Czövek, C. Doras, S. Bayat, W. Habre, F. Petak: Fluid resuscitation of acute blood loss with colloid or crystalloid solutions: Effects on the respiratory mechanics, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 4429, 2014
Bayat S, G Albu, L. Porra, I. Malaspinas, C. Doras, F. Peták, W. Habre: Short-term effects of surfactant administration on regional lung function in a model of ventilator-induced lung injury (VILI) in rabbit, Eur Respir J; 44: Suppl. 58, 4435, 2014



Back »