2018 Fiscal Year Annual Research Report
Artificial red cells with a defense function to oxidative stress
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17H02087
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| Research Institution | Nara Medical University |
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Principal Investigator |
酒井 宏水 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70318830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松平 崇 奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (20570998)
山本 惠三 奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (90254490)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 人工赤血球 / 解糖系酵素 / NADH / メチレンブルー / 一酸化炭素 / リポソーム / 酸素輸送 / 虚血 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
① NADHによるmetHb生成の抑制の機序に関する検討：NAD(P)HがHbと共存するとき、擬似カタラーゼ活性、擬似SOD活性を示すこと、また、IHPや2,3-DPGが拮抗阻害作用を示すことと、ドッキングシミュレーションから、Hbに対する結合部位が想定された。NADHとHbの結晶化を試みたが、未だ結晶化は成功しておらず、部位の特定には至っていない。しかし、31P-NMRにより、1:1比で結合していること、α鎖の方がβ鎖よりもNADHの保護効果を受けやすいことなど多角的検討から、α鎖に結合していることが確実と考えられた。この成果は、Biochemistry誌に掲載された。
② 赤血球解糖系の電子エネルギーの活用によるmetHbの間接的な酵素的還元：赤血球が産生する電子エネルギーを用いて、メチレンブルー(MB)の投与によってこれを引出し、HbV粒子内のmetHbを還元することについて、MBよりも優れたPhenothiazine系の電子伝達物質を見出した。そこで、Wistar系雄性ラットを用いHbVによる出血性ショック蘇生後にこの色素を投与し、メト化抑制効果を検討したところ、Azure BがMBよりも優れた効果を示すことが明らかになった。
③ CO中毒モデルの脳神経系への影響の精査と、CO-HbV投与の影響との比較：3000 ppmのCOガスに暴露されたWistar系ラットについて、循環動態、血液ガス組成、脳組織病理の変化を得たので、CO-HbVを投与した場合と比較検討を進め、CO-HbVの毒性は極めて軽微であることが明らかになってきた。そこで、出血性ショック蘇生モデルに投与し、脳組織保護効果を期待する試験を進めている。また、脊髄虚血性モデルを作成し、CO-HbVの投与効果をみる検討では、まだ例数が十分ではないが、保護効果を示すデータが得られ始めている。次年度も引き続き検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
NADHによるmetHb生成の抑制の機序に関する研究では、次の論文発表に至った。M. Yamada, T. Matsuhira, K. Yamamoto, H. Sakai. Antioxidative pseudo-enzymatic mechanism of NAD(P)H coexisting with oxyhemoglobin for suppressed methemoglobin formation. Biochemistry, 58(10), 1400-1410 (2019).
また、赤血球解糖系の電子エネルギーの活用によるmetHbの間接的な酵素的還元については、生体内評価の結果が次の論文として発表された。S. Ghirmai, L. Bulow, H. Sakai. In vivo evaluation of electron mediators for the reduction of methemoglobin encapsulated in liposomes by using electron energies produced by red blood cell glycolysis. Artif. Cells, Nanomedicine, Biotechnol.46(7), 1364-1372 (2018).
CO中毒モデルの脳神経系への影響の精査と、CO-HbV投与の影響との比較についても、CO-HbVの毒性がなかったことが明確になってきたので、効能をみる試験に集中する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
NADHによるmetHb生成の抑制の機序に関する研究では、HbとNADH共存系の結晶の生成を継続して検討する。
赤血球解糖系の電子エネルギーの活用による人工赤血球中のmetHbの間接的な酵素的還元については、引き続き出血性ショック蘇生モデルを用い、電子伝達系の用法について検討する。
CO-HbVについては、COの効能をみる試験、NADH内包CO-HbVの投与の影響を検討する試験に集中する。
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