Hydrogen production by oral ingestion of silicon particles and its protective effect against renal ischemia-reperfusion injury in rats

• Project/Area Number: 18K16697
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56030:Urology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kawamura Masataka 大阪大学, 医学部附属病院, 医員 (00808925)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 虚血再灌流傷害 / シリコン成分剤 / 活性酸素種 / 酸化ストレス / ラット / 腎 / 水素 / シリコン / 虚血再灌流障害

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to determine whether a novel method of hydrogen administration, oral administration of a silicon component, suppresses renal ischemia-reperfusion injury. Six-week-old male SD rats were fed a diet containing fine-grained silicon, and one week later, the left renal artery was blocked for 60 minutes for reperfusion and the right nephrectomy was performed simultaneously. A significant decrease in serum creatinine and urinary protein levels was observed in the silicon group. Oxidative stress markers were significantly decreased in the silicon group. A novel method of hydrogen administration, oral administration of silicon component agents, inhibited renal ischemia-reperfusion injury in rats.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体腎移植において虚血再灌流傷害は回避することができず、拒絶反応を惹起し長期の腎生着率低下と関連する。近年活性酸素種による傷害に対する治療方法の一つとして、水素投与が注目を浴びている。しかし飽和水素水の経口摂取と水素ガスの吸入では広く臨床応用することが困難である。我々はシリコンをナノレベルまで粉砕し水と反応させることにより多量の水素を発生させることに成功した。経口投与することにより腸管内で多量の水素分子を生成して抗酸化作用をもたらす。
我々はこのシリコンナノ粒子の経口投与というこれまでにない革新的な方法で酸化ストレスを抑制し、虚血再灌流傷害の軽減効果が得られることをラットモデルにおいて示した。

Research Products

• [Journal Article] Oral Administration of Si-Based Agent Attenuates Oxidative Stress and Ischemia-Reperfusion Injury in a Rat Model: A Novel Hydrogen Administration Method (2020)
  • Author(s): Kawamura Masataka、Imamura Ryoichi、Kobayashi Yuki、Taniguchi Ayumu、Nakazawa Shigeaki、Kato Taigo、Namba-Hamano Tomoko、Abe Toyofumi、Uemura Motohide、Kobayashi Hikaru、Nonomura Norio
  • Journal Title: Frontiers in Medicine Volume: 7 Pages: 95-95
  • DOI: 10.3389/fmed.2020.00095
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] シリコン成分剤の経口投与は水素分子の発生によりラット腎虚血再灌流障害を抑制する (2019)
  • Author(s): 川村 正隆
  • Organizer: 第55回日本移植学会
• [Presentation] シリコン成分剤の経口投与は水素の発生によりラット腎虚血再灌流傷害を抑制する (2018)
  • Author(s): 川村 正隆
  • Organizer: 第107回日本泌尿器科学会総会