Study on the possibility that heparin induces leukocyte-derived DNA release

• Project/Area Number: 22K16628
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55060:Emergency medicine-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 十時 崇彰 九州大学, 大学病院, 助教 (30813141)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: ヘパリン / 白血球 / 敗血症 / Histone / DNA

Outline of Research at the Start

申請者のこれまでの予備実験で、ヘパリンが白血球細胞外DNAの放出を誘発する可能性が 明らかになっており、それが回路内凝血の原因の一つになっていることが示唆される。本研究では「ヘパリンが白血球由来DNA放出を誘発し、回路内凝血を引き起こす」と仮説 を立て、基礎実験を通して仮説を検証してこれを明らかにし、治療として用いられるCHDFや ECMO時の抗凝固療法の治療について新たな知見を得ることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

敗血症に対して行われる治療の1つに持続的血 液濾過透析(Continuous Hemodiafiltration: CHDF)や体外式膜型人工肺(extracorporeal membrane oxygenation: ECMO)があり、集中治療領域で広く普及している。しかし、しばしば遭遇する問題の1つに回路内凝血がある。回路内凝血により回路交換を余儀なくされ、貧血、 血小板減少、凝固因子欠乏を助長する。原因の一つに、敗血症では白血球細胞外DNAが内因系凝固因子である凝固第XII因子を活性化し血栓形成を引き起こすこと が示唆されている。臨床現場では回路内凝血の予防に抗凝固薬のヘパリンが投与されているが、逆にヘパリン自体が回路内凝血を引き起こしている可能性が示唆 されている。
本研究では「ヘパリンが白血球由来DNA放出を誘発し、回路内凝血を引き起こす」と仮説 を立て、基礎実験を通して仮説を検証してこれを明らかにし、治療とし て用いられるCHDFやECMO時の抗凝固療法の治療について新たな知見を得ることを目的とした。 まず、リポポリサッカライド(LPS)を用いて敗血症様の血液を作成し、そこにヘパリンを加えると、蛍光顕微鏡にて白血球細胞外トラップが放出されることを確 認出来た。 次に、実際に盲腸結紮穿刺による腹膜炎モデルマウスを作成し、その血液にヘパリンを加えて、同様に観察を行ったところ、LPSと同様に白血球細胞外トラップ の放出を認めた。また、血液中のdamage associated molecular patterns: DAMPsを測定したところ、ヘパリンに暴露された時間が長くなるほどにDAMPsが増えて くることも確認出来た。
マウスだけでなく、ヒトの血液でも同様の結果を得ることが出来ており、これまでの研究成果の論文化を進めている。
2022年度までに進展があった点について、各種研究会で発表を行なった。
本研究に関連するメタ解析・系統的レビュー文献の執筆、投稿を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

臨床業務におけるマンパワー不足のため、2023年度に動物実験を進めることが出来なかった。
しかし、2022年度までに順調に研究を進めていたため、俯瞰して見るとおおよその計画は遂行できている。
また、本研究に関連するメタ解析・系統的レビュー文献の執筆、投稿を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

研究遂行のため、研究施設を異動した。
元の計画に沿って、再度研究を進める。
さらに、本研究を遂行すると同時に派生研究についての検討を行う。

Research Products

• [Journal Article] Effects of combination therapy of antithrombin and thrombomodulin for sepsis-associated disseminated intravascular coagulation: a systematic review and meta-analysis (2024)
  • Author(s): Totoki Takaaki、Makino Yuto、Yamakawa Kazuma、Koami Hiroyuki、Wada Takeshi、Ito Takashi、Iba Toshiaki
  • Journal Title: Thrombosis Journal Volume: 22 Issue: 1 Pages: 10-10
  • DOI: 10.1186/s12959-023-00579-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anticoagulation therapy for microvascular dysfunction (2023)
  • Author(s): TOTOKI Takaaki、ITO Takashi
  • Journal Title: Japanese Journal of Thrombosis and Hemostasis Volume: 34 Issue: 6 Pages: 671-678
  • DOI: 10.2491/jjsth.34.671
  • ISSN: 0915-7441, 1880-8808
  • Peer Reviewed / Open Access