Distinctive pathophysiological features of Carbon monoxide poisoning-induced delayed encephalopathy compared with hypoxemia-induced brain damage

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11576
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 萬家 俊博 愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (10230848)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西原 佑 愛媛大学, 医学部附属病院, 講師 (50568912)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: マイクログリア / 一酸化炭素 / 神経保護因子

Outline of Annual Research Achievements

これまで、一酸化炭素中毒後の津発性脳症の発症には、マイクログリアの活性化が関与することが疑われていた。今回、この研究中に得られた知見は、これまでの仮説を覆すものであった。一酸化炭素中毒時、これまで言われてきたマイクログリアの活性化は認められず、むしろその樹状突起はちぎれ、数も減少している所見が得られた。そのデータは、免疫組織化学、Real-time PCR、Western Blotting、フローサイトメトリーといったあらゆる実験方法でも同様の結果が得られた。
病態脳において、マイクログリアは活性化することによってダメージを受けた細胞や死んだ細胞を取り込み、デブリスクリアランスをすることで脳内の環境を改善する役割を持つが、その際に出すサイトカインによって周囲に炎症を広げてしまう。しかしながら、同時に神経保護因子を放出することで神経に対し保護的な役割も持つ。一酸化炭素中毒では、マイクログリアの減少だけではなく、神経保護因子の減少も同時に示唆された。また、マイクログリアだけではなく、成熟ミエリンのダメージや、ミエリン前駆細胞のダメージも示唆された。
これらのことから、遅発性脳症の発症には、マイクログリアの減少による神経保護効果の減弱および、ミエリンおよびその前駆細胞の減少による長期的な脱髄現象が大きな原因と考えられた。この結果は論文としてまとめ、Brain Researchに発表された。
我々は、一酸化炭素中毒において、マイクログリアやミエリン前駆細胞が減少に向かうことに介入することは困難であると考え、マイクログリアの産生する神経保護因子を投与することで、遅発性脳症の発症を抑制することを目標に新たな研究を始めた。

Research Products

• [Journal Article] Chronic constriction injury of the sciatic nerve in rats causes different activation modes of microglia between the anterior and posterior horns of the spinal cord (2020)
  • Author(s): Nishihara T, Tanaka J, Sekiya K, Nishikawa Y, Abe N, Hamada T, Kitamura S, Ikemune K, Ochi S, Choudhury ME, Yano H, Yorozuya T
  • Journal Title: Neurochemistry International Volume: 134 Pages: 104672
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2020.104672.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Carbon monoxide poisoning induced delayed encephalopathy accompanies decreased microglial cell numbers: Distinctive pathophysiological features from hypoxemia induced brain damage (2019)
  • Author(s): Sekiya K, Nishihara T, Abe N, Konishi A, Nandate H, Hamada T, Ikemune K, Takasaki Y, Tanaka J, Asano M, Yorozuya T
  • Journal Title: Brain Research Volume: 1710 Pages: 22-32
  • DOI: 10.1016/j.brainres.2018.12.027.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hemolytic reaction in the washed salvaged blood of a patient with paroxysmal nocturnal hemoglobinuria (2019)
  • Author(s): Kawamoto Y, Nishihara T, Watanabe A, Nakanishi K, Hamada T, Konishi A, Abe N, Kitamura S, Ikemune K, Toda Y, Yorozuya T
  • Journal Title: BMC Anesthesiology Volume: 19(1) Pages: 83
  • DOI: 10.1186/s12871-019-0752-4.
  • Peer Reviewed / Open Access