Ultrastructural Analysis of Vascular Endothelial Glycocalyx in Heart Failure

• Project/Area Number: 19K18347
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55060:Emergency medicine-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: FUKUTA Tetsuya 岐阜大学, 医学部附属病院, 助教 (00839201)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 血管内皮グリコカリックス / 心不全 / 血管内皮 / グリコカリックス / 微小循環

Outline of Research at the Start

血管内皮細胞表面に存在するグリコカリックスは血管の恒常性維持に重要な役割を果たしているが、循環血液量増加で生じる機械的刺激によりグリコカリックスが障害されると水分の血管外漏出が増加するため浮腫形成および臓器障害が生じる。
急性期重症患者はしばしば心不全を併発し、そのポンプ機能の低下により十分な酸素や栄養が臓器に供給されなくなるため全身の臓器機能が低下する。本研究では心不全による体液貯留が血管内皮グリコカリックスに対してどのような影響を与え、臓器連関にどのような影響を与えるのかをうっ血性心不全モデルマウスを用いて検討する。

Outline of Final Research Achievements

Glycocalyx on the surface of vascular endothelial cells plays an important role in vascular homeostasis. Glycocalyx damage caused by mechanical stimuli from increased circulating blood volume increases extravascular leakage of fluid, resulting in edema formation and organ disorder.
We hypothesized that the impairment of the vascular endothelial glycocalyx is one of the causes of the clinical manifestations of heart failure in multiple organs. Serum syndecan-1, a marker of endothelial glycocalyx injury, was measured in patients hospitalized for heart failure, and patients with higher serum syndecan-1 levels had significantly higher rates of re-hospitalization and mortality. In addition, mice models of heart failure showed endothelial glycocalyx injury across multiple organs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グリコカリックスは血管の恒常性維持に重要な役割を果たしており、その機能維持・回復は新しい治療の開発のターゲットとして注目されている。近年、質量分析やグライコノミクスによる網羅的解析は盛んであるが、疾患の病因・病態からのアプローチは遅れており、血管内皮グリコカリックスについては心不全時の動態や形状についての報告はない。近年、高齢化社会の到来とともに心不全パンデミックの到来が問題となっているが、本研究の結果によりシンデカン-1の測定によりより早期に心不全治療を開始できる可能性があり、社会的意義は非常に大きいと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Serum syndecan-1 reflects organ dysfunction in critically ill patients (2021)
  • Author(s): Suzuki Keiko、Okada Hideshi......Doi Tomoaki et al.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 8864-8864
  • DOI: 10.1038/s41598-021-88303-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recombinant Antithrombin Attenuates Acute Respiratory Distress Syndrome in Experimental Endotoxemia (2021)
  • Author(s): Okamoto Haruka、Muraki Isamu、Okada Hideshi........Doi Tomoaki et al.
  • Journal Title: The American Journal of Pathology Volume: 191 Issue: 9 Pages: 1526-1536
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2021.05.015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of cryoprecipitate transfusion therapy in patients with postpartum hemorrhage: a retrospective cohort study (2021)
  • Author(s): Kamidani Ryo、Miyake Takahito、Okada Hideshi.......Doi Tomoaki et al.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 18458-18458
  • DOI: 10.1038/s41598-021-97954-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Serum syndecan-1 concentration in hospitalized patients with heart failure may predict readmission-free survival (2021)
  • Author(s): Kitagawa Yuichiro、Kawamura Itta、Suzuki Keiko、Okada Hideshi........Doi Tomoaki et al.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 16 Issue: 12 Pages: e0260350-e0260350
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0260350
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Measuring the Concentration of Serum Syndecan-1 to Assess Vascular Endothelial Glycocalyx Injury During Hemodialysis (2021)
  • Author(s): Kusuzawa Keigo、Suzuki Keiko、Okada Hideshi........Doi Tomoaki et al.
  • Journal Title: Frontiers in Medicine Volume: 8 Pages: 791309-791309
  • DOI: 10.3389/fmed.2021.791309
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Possible involvement of Syndecan-1 in the state of COVID-19 related to endothelial injury (2021)
  • Author(s): Suzuki Keiko、Okada Hideshi、Tomita Hiroyuki、Sumi Kazuyuki、Kakino Yoshinori、Yasuda Ryu、Kitagawa Yuichiro、Fukuta Tetsuya、Miyake Takahito、Yoshida Shozo、Suzuki Akio、Ogura Shinji
  • Journal Title: Thrombosis Journal Volume: 19 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s12959-021-00258-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Severe heat stroke complicated by multiple cerebral infarctions: a case report (2021)
  • Author(s): Kamidani Ryo、Okada Hideshi、Kitagawa Yuichiro、Kusuzawa Keigo、Ichihashi Masahiro、Kakino Yoshinori、Oiwa Hideaki、Yasuda Ryu、Fukuta Tetsuya、Yoshiyama Naomasa、Miyake Takahito、Okamoto Haruka、Suzuki Kodai、Yamada Noriaki、Doi Tomoaki、Yoshida Takahiro、Ushikoshi Hiroaki、Kumada Keisuke、Yoshida Shozo、Ogura Shinji
  • Journal Title: Journal of Medical Case Reports Volume: 15 Issue: 1
  • DOI: 10.1186/s13256-020-02596-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recombinant thrombomodulin protects against LPS‐induced acute respiratory distress syndrome via preservation of pulmonary endothelial glycocalyx (2020)
  • Author(s): Suzuki Kodai、Okada Hideshi、Takemura Genzou........Doi Tomoaki、Yoshida Takahiro、Kumada Keisuke、Ushikoshi Hiroaki、Yoshida Shozo、Ogura Shinji
  • Journal Title: British Journal of Pharmacology Volume: 177 Issue: 17 Pages: 4021-4033
  • DOI: 10.1111/bph.15153
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Emphysematous cholecystitis during the treatment of heat stroke (2020)
  • Author(s): Yoshiyama Naomasa、Okada Hideshi、Miyake Takahito、Kitagawa Yuichiro、Fukuta Tetsuya、Yasuda Ryu、Matsuo Mikiko、Hatano Yuichiro、Tomita Hiroyuki、Yoshida Shozo、Ogura Shinji
  • Journal Title: Acute Medicine & Surgery Volume: 7 Issue: 1
  • DOI: 10.1002/ams2.613
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ultrastructural alteration of pulmonary tissue under conditions of high oxygen concentration (2020)
  • Author(s): Hirohisa Yano, Ayumi Kuroda, Hideshi Okada, Hiroyuki Tomita, Kodai Suzuki, Chihiro Takada, Hirotsugu Fukuda.....Tetsuya Fukuta, Takahito Miyake, Norihide Kanda, Nagisa Miyazaki, Tomoaki Doi, Takahiro Yoshida, Akio Suzuki, Shozo Yoshida, Shinji Ogura
  • Journal Title: International Journal of Clinical and Experimental Pathology Volume: 13 Pages: 3004-3012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neutrophil Elastase Inhibition Ameliorates Endotoxin-Induced Myocardial Injury Accompanying Degradation of Cardiac Capillary Glycocalyx (2019)
  • Author(s): Fukuta T, Okada H, Takemura G, Suzuki K, Takada C, Tomita H, Suzuki A, Oda K, Uchida A, Matsuo S, Fukuda H, Yano H, Muraki I, Zaikokuji R, Kuroda A, Nishio A, Sampei S, Miyazaki N, Hotta Y, Yamada N, Watanabe T, Morishita K, Doi T, Yoshida T, Ushikoshi H, Yoshida S, Maekawa Y, Ogura S
  • Journal Title: Shock Volume: 2019 Nov 19. Issue: 3 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1097/shk.0000000000001482
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Factors Enhancing Serum Syndecan-1 Concentrations: A Large-Scale Comprehensive Medical Examination (2019)
  • Author(s): Oda K, Okada H, Suzuki A, Tomita H, Kobayashi R, Sumi K, Suzuki K, Takada C, Ishihara T, Suzuki K, Kano S, Kondo K, Iwashita Y, Yano H, Zaikokuji R, Sampei S, Fukuta T, Kitagawa Y, Okamoto H, Watanabe T, Kawaguchi T, Kojima T, Deguchi F, Miyazaki N, Yamada N, Doi T, Yoshida T et al.
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 8 Issue: 9 Pages: 1320-1320
  • DOI: 10.3390/jcm8091320
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neutrophil Elastase Damages the Pulmonary Endothelial Glycocalyx in Lipopolysaccharide-Induced Experimental Endotoxemia (2019)
  • Author(s): Suzuki K, Okada H, Takemura G, Takada C, Kuroda A, Yano H, Zaikokuji R, Morishita K, Tomita H, Oda K, Matsuo S, Uchida A, Fukuta T, Sampei S, Miyazaki N, Kawaguchi T, Watanabe T, Yoshida T, Ushikoshi H, Yoshida S, Maekawa Y, Ogura S.
  • Journal Title: The American Journal of Pathology Volume: 189 Issue: 8 Pages: 1526-1535
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2019.05.002
  • NAID: 120006768392
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 後遺症なく退院した喘息重積発作による心停止の1例 (2022)
  • Author(s): 大岩秀明、吉田省造、安田立、楠澤佳悟、北川雄一郎、福田哲也、三宅喬人、吉田隆浩、熊田恵介、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本集中治療医学会学術集会
• [Presentation] 岐阜県ドクターヘリ10年の現状と課題 (2021)
  • Author(s): 名知祥、山田法顕、北川雄一郎、大岩秀明、山路文範、安田 立、 福田哲也、三宅喬人、館 正仁、橋本孝治、土井智章、長屋聡一郎、吉田隆浩、熊田恵介、小倉真治
  • Organizer: 第28回日本航空医療学会総会・学術集会
• [Presentation] 岐阜県の航空機搬送 ドクターヘリと防災ヘリ (2021)
  • Author(s): 北川雄一郎、名知祥、三浦智孝、山路文範、安田立、福田哲也、三宅喬人、館正仁、長屋聡一郎、土井智章、吉田隆浩、小倉真治
  • Organizer: 第28回日本航空医療学会総会・学術集会
• [Presentation] 骨盤骨折の経皮的動脈塞栓術においてDecision-TAE時間が与える影響の解析 (2021)
  • Author(s): 三宅喬人、岡田英志、神田倫秀、水野洋佑、福田哲也、山路文範、名知祥、土井智章、吉田省造、吉田隆浩、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 【Challenge to Change】救急医療における終末期医療 「岐阜県DNARプロトコールの現状と改定作業」 (2021)
  • Author(s): 名知祥、吉田隆浩、北川雄一郎、安田立、福田哲也、三宅喬人、岡田英志、 小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 当院における雪上スポーツ重症外傷治療の検討 (2021)
  • Author(s): 上谷遼、安田立、水野洋佑、北川雄一郎、福田哲也、三宅喬人、神田倫秀、岡田英志、吉田隆浩、吉田省造、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 感染を伴う乳児深達性II 度熱傷に抗菌性ソフトシリコン・ポリウレタンフォーム（メピレックスAg）を用いて良好な結果を得た一例 (2021)
  • Author(s): 柴將人、上谷遼、楠澤佳悟、三浦智孝、福田哲也、土井智章、熊田恵介、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 正中筋膜切開が奏功した重症急性膵炎に伴う腹部コンパートメント症候群の一例 (2021)
  • Author(s): 川崎雄輝、山路文範、福田哲也、上谷遼、三浦智孝、安田立、名知祥、土井智章、吉田省造、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 当院でのAcute Care Surgeon の役割について (2021)
  • Author(s): 山路文範、福田哲也、館正仁、吉田隆浩、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 心不全による血管内皮グリコカリックス障害は炎症細胞の遊走を増加させる (2021)
  • Author(s): 福田洋丞、岡田英志、鈴木浩大、玉置祐斗、南山徹、吉村絃希、大岩秀明、福田哲也、土井智章、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 呼吸管理に難渋するもECMO導入を回避し呼吸器管理で良好な予後を得た重症胸部外傷の１例 (2021)
  • Author(s): 田中宏明、大村菜々、服部元寛、楠澤佳悟、安田立、福田哲也、土井智章、吉田隆浩、岡田英志、小倉真治
  • Organizer: 第49回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] CT撮影前の試験開腹術について、救命できなかった腎静脈合流部下大静脈損傷の一例から考察する (2021)
  • Author(s): 三浦智孝、山路文範、福田哲也、小倉真治
  • Organizer: 第13回日本acute care surgery学会学術集会
• [Presentation] スポーツカーによる追突事故で受傷した鈍的喉頭気管損傷の一例 (2021)
  • Author(s): 玉置祐斗、上谷遼、福田哲也、安田立、楠澤佳悟、岡田英志、吉田隆浩、吉田省造、小倉真治
  • Organizer: 第24回日本救急医学会 中部地方会 総会・学術集会
• [Presentation] デブリードマンの判断に苦慮した高温蒸気に伴った広範囲化学熱傷の１例 (2020)
  • Author(s): 楠澤 佳悟、上谷遼、市橋雅大、安田立、北川雄一郎、福田哲也、柴將人、熊田恵介、土井智章、小倉真治
  • Organizer: 第46回日本熱傷学会総会学術集会
• [Presentation] 産科危機的出血に対するクリオプレシピテートの有用性の検討 (2020)
  • Author(s): 上谷遼、三宅喬人、岡本遥、福田哲也、中野通代、吉田隆浩、牛越仁明、吉田省造、小倉真治
  • Organizer: 第48回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 消防本部常駐型ドクターカーの有効性に関する検討 (2020)
  • Author(s): 山田法顕、吉田隆浩、名知祥、福田哲也、安田立、北川雄一郎、柿野圭紀、三宅喬人、大岩秀明、館正仁、小倉真治
  • Organizer: 第48回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 多数熱傷患者発生時の対応と問題点～日常診療の集約化と分散化について再考する～ (2020)
  • Author(s): 土井智章、柴將人、福田哲也、楠澤佳悟、上谷遼、熊田恵介、小倉真治
  • Organizer: 第48回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 糖尿病モデルマウスのグリコカリックス障害と敗血症性血管炎下における炎症細胞の遊走遅延 (2020)
  • Author(s): 三瓶想、岡田英志、鈴木浩大、岡本遥、土井智章、三宅喬人、福田哲也、北川雄一郎、吉田省造、久志本成樹、小倉真治
  • Organizer: 第48回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 岐阜県外傷調査から見えてきたもの～外傷評価で過小評価となりやすい部位や合併損傷となりやすい部位の検討～ (2019)
  • Author(s): 吉田隆浩,福田哲也、三宅喬人、鈴木浩大、山田法顕、名知祥、土井智章、小倉真治
  • Organizer: 第23回日本臨床救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 麻酔科ストレステストで不安性を評価した骨盤輪骨折の治療成績～より低侵襲な内固定方法を目指して～ (2019)
  • Author(s): 神田典秀,市橋雅大、福田哲也、三宅喬人、吉田隆浩、小倉真治、山路文範、水野洋佑、豊田泉
  • Organizer: 第33回日本外傷学会総会・学術集会
• [Presentation] 感染症敗血症1 敗血症心筋傷害に対するリコンビナントトロンボモジュリンの治療効果の検討 (2019)
  • Author(s): 福田 哲也,岡田英志、鈴木浩大、高田ちひろ、岡本遥、山田法顕、土井智章、吉田隆浩、牛越博昭、吉田省造、小倉真治
  • Organizer: 第47回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 壊死性筋膜炎における手術治療の検討 (2019)
  • Author(s): 三宅 喬人,土井智章、神田典秀、市橋雅大、岡本遥、福田哲也、中野通代、吉田隆浩、吉田省造、牛越博昭、小倉真治
  • Organizer: 第47回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 軽微な頸部外傷による咽頭後壁血腫によって気道緊急を来した1例 (2019)
  • Author(s): 大岩 秀明,三宅喬人、柿野圭紀、熊田恵介、吉田隆浩、吉山直政、福田哲也、小倉真治
  • Organizer: 第47回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 糖尿病マウス敗血症性血管炎モデルにおける血管内皮グリコカリックスの障害と炎症への関与 (2019)
  • Author(s): 三瓶 想,岡田英志、鈴木浩大、福田哲也、土井智章、熊田恵介、牛越博昭、吉田省造、久志本成樹、小倉真治
  • Organizer: 第47回日本救急医学会総会・学術集会
• [Presentation] 岐阜県ドクターヘリが対応した熱傷症例からみた熱傷診療の課題 (2019)
  • Author(s): 土井 智章,山田法顕、熊田恵介、名知祥、長屋聡一郎、中野通代、三宅喬人、吉田隆浩、安田立、北川雄一郎、福田哲也、館正仁、小倉真治
  • Organizer: 第26回日本航空医療学会総会