急性肺傷害の遺伝子およびアポトーシスの解析とサーファクタント蛋白質による治療応用

• Project/Area Number: 12770299
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Respiratory organ internal medicine
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 白鳥 正典 札幌医科大学, 医学部, 助手 (40295366)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2000: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 急性肺傷害 / 間質性肺炎 / 放射線照射 / 肺サーファクタント / サーファクタント蛋白質 / リモデリング / アポトーシス

Research Abstract

本研究は急性肺傷害の病態における、肺胞II型上皮細胞の動態に着目して、肺傷害出現時期の肺サーファクタント蛋白質(SP)の発現やアポトーシスの発現を評価し、肺胞構造の修復に寄与するとされている同細胞の再生・増殖の評価を行うことを目的とした。
急性肺傷害モデルとして、8週齢の雄Sprague-Dawleyラットの胸郭に20Gyの単回軟X線照射を行い放射線性急性肺傷害ラットモデルを作成した。本モデルの組織学的検討では、照射3週後より肺胞内にマクロファージを主体とする炎症細胞浸潤が出現、照射5週後には炎症細胞浸潤の増強と胞隔炎を認めた。
傷害肺組織の肺胞II型上皮細胞の細胞質内サーファクタント封入体であるlamellar body(LB)を可視化したところ、照射2週後よりLB陽性細胞が認められ、その後、それらの細胞数およびLBの数とサイズが4週後まで増加し、肺傷害後の肺サーファクタント産生の増加が示唆された。
肺組織全体からのRNA収量はサイトカインなどのmRNAの増加や炎症細胞数の増加などを反映し照射3から5週後に有意に増加した。照射4週後のSP-A,-B,-C,-DのmRNA発現は、肺組織全体で増加した。しかしながら、親水性のSPであるSP-A,-D mRNAと比較し、疎水性のSP-B,-C mRNA発現は有意に減少していた。これらの結果から、肺胞の表面張力を低下させ肺胞構造の安定化を担うSP-B、SP-Cの相対的減少がサーファクタント組成を変化させ、肺胞表面張力を上昇させ肺胞虚脱を促進し、肺の線維化(リモデリング)に関与する可能性が示唆された。
傷害に伴う肺胞II型上皮細胞のアポトーシスに関してTUNEL染色による検出を試みたが、明らかなアポトーシスは認めなかった。
急性肺傷害時の肺サーファクタント蛋白質組成の変化は、その産生の面のみならず、蛋白分解酵素などによる蛋白質構造の障害や血液中への逸脱に伴う量的減少が考えられる。量的に減少する疎水性SPを含有する人工サーファクタントの傷害肺への投与が、呼吸状態を改善させ、リモデリングを抑制する可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] 白鳥正典 他: "間質性肺炎・急性肺傷害における肺胞II型上皮細胞の役割"気管支学. 23(8). 721-725 (2001)
• [Publications] Takahashi H., et al.: "Diagnostic Significance of Surfactant Protein A and D in Sera from Patients with Radiation Pneumonitis"Eur Respir J. 17(3). 481-487 (2001)
• [Publications] Hiroki Takahashi, et al.: "Serum Surfactant Protein A and D as Prognostic Factors in Idiopathic Pulmonary Fibrosis and Their Relationship to Disease Extent"Am J Respir Crit Care Med. 162(3Pt1). 1109-1114 (2000)
• [Publications] Otsuka M., et al.: "Meaning of Assays of Serum Surfactant Protein-A and -D in Predicting Deterioration of Pulmonary Function and Prognosis of Idiopathic Pulmonary Fibrosis"Am J Respir Crit Care Med. 163(3). A528 (2000)
• [Publications] Seiji Murakami, et al.: "The Mechanisms by Which Surfactant Proteins A and D Appear in the Bloodstreamand the Intra-alveolar Space are Different between IPF and PAP"Proceeding of Airway Secretion Research. 2. 57-64 (2000)
• [Publications] Takahashi H., et al.: "Serum Surfactant Protein A and D in idiopathic Pulmonary Fibrosis ; Relationship with Disease Extent and Prognosis"Applied Cardiopulmonary Pathophysiology. 9(3). 304-305 (2000)
• [Publications] Hiroki Takahashi, et al.: "Serum Surfactant Protein A and D as Prognostic Factors in Idiopathic Pulmonary Fibrosis and Their Relationship to Disease Extent"Am J Respir Crit Care Med. 162(3 Pt 1). 1109-1114 (2000)
• [Publications] Otsuka M., et al.: "Meaning of Assays of Serum Surfactant Protein-A and -D in Predicting Deterioration of Pulmonary Function and Prognosis of Idiopathic Pulmonary Fibrosis"Am J Respir Crit Care Med. 162(3). A528 (2000)
• [Publications] Seiji Murakami, et al.: "The Mechanisms by Which Surfactant Proteins A and D Appear in the Bloodstream and the Intra-alveolar Space are Different between IPF and PAP"Proceeding of Airway Secretion Research. 2. 57-64 (2000)
• [Publications] Takahashi H., et al.: "Serum Surfactant Protein A and D in idiopathic Pulmonary Fibrosis Relationship with Disease Extent and Prognosis"Applied Cardiopulmonary Pathophysiology. 9(3). 304-305 (2000)
• [Publications] 高橋弘毅 他: "末梢気道肺傷害におけるSP-Aの変動と病態との関係"気管支学. 22(8). 657-663 (2000)
• [Publications] Takahashi H., et al.: "Diagnostic Significance of Surfactant Protein A and D in Sera from Patients with Radiation Pneumonitis"Eur Respir J. (In Press).