Effects of hydrogen gas inhalation on differential TLR signaling pathways and suppression of cytokine storms.

Research Project

Project/Area Number	22K09162
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 55060:Emergency medicine-related
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	青景聡之岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (30822358)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大澤郁朗地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究副部長 (30343586) 中尾篤典岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40648169)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	水素ガス / 全身性炎症 / リポ多糖 / TLR3アゴニスト / 水素 / サイトカインストーム / マクロファージ
Outline of Research at the Start	水素は多様な炎症モデルで顕著な病態改善効果を示すが、臨床応用には水素が有効な炎症疾患の特定が必要である。我々は肺傷害モデルを用いて、水素吸入が過剰な炎症と肺器質化を軽減することを報告した。しかし炎症経路は複数存在し、ウイルス感染では1型インターフェロンが過剰発現する異なる炎症経路(TLR3-IRF3、TLR9-IRF7)が活性化する。本研究では様々な炎症経路を薬理的に特異刺激したサイトカインストームを伴う炎症疾患モデルを作成し、水素ガス吸入の効果を評価する。これにより、水素の抗炎症作用機序に関する基礎的知見が得られるだけでなく、水素ガス吸入に適した炎症疾患の特定が可能となる。
Outline of Annual Research Achievements	21～23ヶ月齢の雄マウスに、リポ多糖（LPS）を腹腔内注射して炎症を起こした。マウスを8つの群に分け、水素ガスの吸入時間と濃度を変化させ、その影響を調べた（①無処置、②水素ガス吸入なしの生理食塩水投与、③24時間2 %水素ガス吸入＋生理食塩水投与、④水素ガス吸入なしのLPS投与、⑤2%水素ガス吸入24時間＋LPS投与、⑥2%水素ガス吸入１時間＋LPS、⑦2%水素ガス吸入6時間＋LPS投与、⑧1%水素ガス吸入24時間＋LPS投与）。評価項目は、生存率、活動レベル、炎症バイオマーカー、臓器傷害とした。結果は2 %濃度の水素ガスを24時間長時間投与すると、肺および肝臓組織における炎症性バイオマーカーのmRNA発現が減少し、肺損傷が緩和され、老化関連タンパク質p21の発現が減少することで、老化マウスの予後が良好になった。さらに、水素ガス吸入は、C-X-Cモチーフ・ケモカイン2、メタロプロテアーゼ-3、アルギナーゼ-1を含む肺組織の老化関連マーカーを選択的に改善した。注目すべきことに、水素ガスは、試験した条件下ではLPS誘発肝障害を軽減しなかった。本研究より、2％濃度の水素ガスを24時間連続吸入することで、肺の炎症を緩和し、老化に関連するバイオマーカーの発現を抑制した。水素ガス吸入は高齢者敗血症における生存率と身体活動を改善するための治療となりうることが期待される。本研究結果は、Exp Gerontol 2023:180:112270にて論文報告した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason すでに論文報告まで進んでおり進捗に問題はない。現在PolyIC全身性炎症モデルの作成をすすめているが、モデル作成に難渋している。
Strategy for Future Research Activity	Poly ICを使用した全身性炎症モデル作成を行い、水素ガス吸入の効果を評価する予定である。