2016 Fiscal Year Research-status Report

全身性炎症反応に対する新たなる臓器障害戦略：新規若返り因子GDF11の有効性

Research Project

Project/Area Number	15K15664
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	小倉裕司大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (70301265)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉矢和久大阪大学, 医学部附属病院, 助教 (40379201) 嶋津岳士大阪大学, 医学系研究科, 教授 (50196474) 清水健太郎大阪大学, 医学部附属病院, 助教 (60379203)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	侵襲 / GDF11 / 全身性炎症反応
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、全身性炎症反応に対する新たな制御法として、新規若返り因子GDF11（growth differentiation factor 11）投与の有効性を評価することである。平成27年度は、全身性炎症反応に対するGDF11投与の効果を明らかにするために、研究の焦点を以下の２点に絞り実施を進めた。1)全身性炎症反応（敗血症、熱傷、熱中症）各モデルにおいて、発症急性期にGDF11の投与を行い、各週齢別に臓器障害・生存率の改善が得られるか評価した。2)全身性炎症反応における炎症・再生応答を明らかにするため、重症救急患者におけるサイトカインプロファイルの推移とその制御の方向性を評価した。まず、敗血症モデルにおけるGDF11投与の有効性を評価するため、盲腸結索穿刺モデルに対して盲腸結索穿刺直後にGDF11（1mg/kg）を腹腔内に単回投与して効果を検証した。その結果、単回投与のGDF投与群の死亡率は4/12、非投与群の死亡率は2/12であった。以上の結果から、GDF投与による生存率の有意な改善は得られなかった。複数日に分けてGDF11の投与を複数回行うなど有効性発揮する条件を考慮する必要性を示す。一方、敗血症患者の急性期（1日～4日目）において、密接なサイトカインネットワーク（IL-6、IL-8、IL-10、MCP-1）を認めた。これらのサイトカインネットワークは、重症度（SOFA、DIC）と予後（28日死亡）に関連した。したがって、密接なサイトカインネットワークが敗血症の病勢を司る可能性を示しており、今後のGDF研究を進める上で一つのターゲットとなりうる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究の目的は、全身性炎症反応に対する新たな制御法として、新規若返り因子GDF11（growth differentiation factor 11）投与の有効性を評価することである。全身性炎症反応に対するGDF11投与の効果を明らかにするために、研究の焦点を以下の３点に絞り実施する。1)全身性炎症反応（敗血症、熱傷、熱中症）各モデルにおいて、発症急性期にGDF11の投与を行い、各週齢別に臓器障害・生存率の改善が得られるか評価する。2) GDF11投与群、非投与群において各幹細胞機能、各臓器の細胞障害・細胞死を免疫染色等により群間で評価し、週齢別に治療効果のメカニズムを明らかにする。 3)GDF11投与の有無により、全身性炎症反応に伴う各臓器における炎症、再生応答遺伝子、細胞死の制御遺伝子発現に差が生じるか、マイクロアレー法を用いて解析する。平成28年度は、GDF11投与を開始し、有効性を発揮する投与法の検討に入っており、順調に進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	平成28年度は、平成27年度に引き続き、マウスの全身性炎症反応（敗血症、熱傷、熱中症）各モデルにおいて、発症急性期にGDF11の投与を行い、各年齢別に臓器障害・生存率の改善が得られるかを評価する。マウス敗血症モデルの作成は、盲腸結紮穿刺（21ゲージ針）により、熱傷モデルの作成は、恒温槽（95℃熱湯）9秒間の背面暴露（体表面積25％）により、熱中症モデルの作成は、保温器（設定温度40.5℃60分間の暴露により、それぞれ行う。敗血症、熱傷、熱中症各モデルにおいて、年齢4週、12週、24週の若年、成年、老年マウスに対して新規若返り因子GDF11投与を発症直後から連日7日間行う。計9群の生存曲線を非投与群と比較し、臓器障害・生存率が有意に改善するモデル、週齢を明らかにする。特に、GDF11投与により、各臓器障害の形態や各臓器における血管内皮細胞障害、細胞死が改善するかに注目して評価する。さらに、GDF11投与各群において、各幹細胞（造血幹細胞、筋幹細胞、腸管上皮幹細胞）、血管内皮に分化する血管内皮前駆細胞、各臓器の細胞障害および細胞死（アポトーシス、オートファジー）を評価し、治療効果のメカニズムを明らかにする。