The kinetics of autophagy following septic insults from metabolomics analyses - Exploration of novel biomarkers on sepsis -

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H02901
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55060:Emergency medicine-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Watanabe Eizo 千葉大学, 大学院医学研究院, 特任教授 (40375639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 幡野 雅彦 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20208523) ; 伊藤 千鶴 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (80347054)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 敗血症 / メタボロミクス / バイオマーカー / オートファジー / 細胞死 / タンパク構成アミノ酸 / 細菌性腹膜炎 / 酸化ストレス

Outline of Final Research Achievements

We sought to investigate the detailed mechanism of autophagy regulation in sepsis. Moreover, we wanted to clarify the characteristics of plasma metabolites in septic patients due to perforation of the digestive tract and the mouse model of sepsis, i.e., cecal ligation and punctures (CLP) by metabolomic analysis using the plasma. As results, proteinogenic amino acids, Ceramide, Gly/Ser/Thr were common pathways between septic patients and mice due to peritonitis.　On the other hand, when we compare metabolites of CLP liver from Alb-CreERT2/Atg5f/f (KO) mice and those of wild-type mice (WT), 97 and 49 metabolites were extracted at 8 hrs and 24 hrs after CLP surgery, respectively. Among them, the four metabolites are related to oxidative stress. Furthermore, the five metabolites segregated the KO CLP from WT CLP in the liver, of which electron transfer system, glucose metabolism, and dipeptide-associated metabolites were listed.

Free Research Field

救急集中治療医学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

敗血症は，感染症の最重症病態であるが，その病態自体に対する治療薬は未開発である．一方，敗血症モデルマウスにおいて，敗血症急性期ではオートファジーが一過性に亢進し，その後抑制傾向となること，そしてそのことが炎症反応や転帰に悪影響を及ぼしていることが判明していた．本研究では，メタボロミクスで発見されたオートファジー誘導物質の投与により，オートファジー調節を介した敗血症治療に結びつけることが最終目的である．今回，ヒトとマウスで同様の敗血症（腹膜炎）の検体を用い，血漿によるメタボロミクスを比較，共通代謝経路を導出できたことから，今後のオートファジー経路からの敗血症バイオマーカー検索に繋がった．