Establishment of albumin therapy for vascular endothelial glycocalyx

• Project/Area Number: 16K20106
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Anesthesiology
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: KAZUMA SATOSHI 札幌医科大学, 医学部, 助教 (20722060)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: グリコカリックス / アルブミン / セボフルラン / 内皮依存性弛緩反応 / 血管内皮依存性弛緩反応 / 虚血再灌流障害 / 麻酔科学 / 血管生理学

Outline of Final Research Achievements

Using rat aorta, exposure to hydrogen peroxide gave oxidative stress and impaired glycocalyx. This treatment attenuated the endothelium-dependent relaxation response. Sevoflurane, like albumin, regenerated the vasodilation response. Lectin staining confirmed the regenerative effect of sevoflurane on glycocalyx. The regenerative effect of glycocalyx was also confirmed by immunohistochemistry of rat aorta. It was confirmed by immunohistochemistry that sevoflurane affects the sialyltransferase ST6Gal-1 as a recovery promoting factor. Furthermore, using a left coronary artery ligation model in rats, it was found by confocal and transmission electron microscopy that pretreatment with albumin inhibited the damage of glycocalyx.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アルブミンやセボフルランによってグリコカリックスの保護，もしくは回復させるという点が本研究の特色であり，世界初の試みである．これらの結果は，臨床的に血管内皮障害が主体ともいわれる敗血症の治療する場合や，グリコカリックスの脱落が指摘されている出血性ショックでは，輸液管理を目的としたアルブミン投与というよりむしろグリコカリックスの保護もしくは回復を目的とした投与といった治療戦略が可能となり得る．また敗血症に関して，現在アルブミンと人工膠質液の有用性が比較されているが，グリコカリックス障害の回復という見地からアルブミンを選択する理論的根拠をもたらす可能性がある．

Research Products

• [Journal Article] Sevoflurane promotes regeneration of the endothelial glycocalyx by upregulating ｓｉａｌｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ (2019)
  • Author(s): Ｋａｚｕｍａ Ｓ， Ｔｏｋｉｎａｇａ Ｙ， Ｋｉｍｉｚｕｋａ Ｍ， Ａｚｕｍａｇｕｃｈｉ Ｒ， Ｈａｍａｄａ Ｋ， Ｙａｍａｋａｇｅ Ｍ
  • Journal Title: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Volume: 241 Pages: 40-47
  • DOI: 10.1016/j.jss.2019.03.018
  • Peer Reviewed
• [Presentation] セボフルランは酸化ストレスによるグリコカリックスの障害および血管内皮依存性弛緩反応の減弱を回復させる (2018)
  • Author(s): 数馬 聡，時永泰行，東口 隆，君塚基修，濱田耕介，山蔭道明
  • Organizer: 日本麻酔科学会北海道東北支部会
• [Presentation] セボフルランは酸化ストレスによる血管内皮依存性弛緩反応およびグリコカリックスの障害を回復させる (2018)
  • Author(s): 数馬 聡，時永泰行，東口 隆，君塚基修，濱田耕介，山蔭道明
  • Organizer: 体液代謝管理研究会
• [Presentation] Sevoflurane promotes regeneration of endothelial glycocalyx damaged by oxidative stress by restoring the sialyltransferase, ST6Gal-1 (2018)
  • Author(s): Satoshi Kazuma, Yasuyuki Tokinaga, Motonobu Kimizuka, Ryu Azumaguchi, Kohsuke Hamada, Michiaki Yamakage
  • Organizer: Annual Meeting of American Society of Anesthesiologist
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] セボフルランは酸化ストレスによるグリコカリックスの障害および血管内皮依存性弛緩反応の減弱を回復させる (2017)
  • Author(s): 数馬 聡，時永泰行，東口 隆，君塚基修，濱田耕介，山蔭道明
  • Organizer: 日本麻酔科学会北海道東北支部会