ミトコンドリア機能解析を基軸としたプロポフォールの細胞毒性機構の分子生物学

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K18256
• Research Institution: Kansai Medical University
• Principal Investigator: 角 千里 関西医科大学, 医学部, 研究医員 (00580466)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: プロポフォール / プロポフォール注入症候群 / ミトコンドリア / 電子伝達系 / HIF-1 / 代謝リプログラミング

Outline of Annual Research Achievements

プロポフォール注入症候群(propofol infusion syndrome, PRIS)の病態の分子機序の解明は麻酔科学の大きな課題の一つである。この成果を基礎として、様々なミトコンドリアDNA変異を持つtransmitochondrial cybrids細胞を用い、またミトコンドリア蛋白質の発現を遺伝子操作で制御するなどの手法を駆使してプロポフォールの標的蛋白質を同定することが本研究の主たる目的であった。この目的の達成のためにプロポフォールが酸素代謝・エネルギー代謝へ及ぼす影響の検討、プロポフォールによる細胞障害のハイスループットアッセイ法の確立、プロポフォールの標的となる蛋白質の同定と発現調節による酸素代謝・エネルギー代謝への影響の検討を行う研究計画であった。
令和元年度に確立した細胞外フラックスアナライザーを用いた実験系を用いてミトコンドリアDNA変異を持つtransmitochondrial cybrids細胞を用いてミトコンドリア電子伝達系の各複合体活性に依存した酸素消費量へのプロポフォールの影響をさらに詳しく検討した。プロポフォールは細胞内の酸素消費を抑制し、細胞外の乳酸を増加させることが、また複合体I, II, IIIに依存した酸素消費を抑制するが複合体IV依存の酸素消費には影響を与えない事を確認した。一方、生細胞内のATP濃度をリアルタイムに可視化できる蛍光プローブ ATeamを用いた検討については実験系を作動させる事ができずに未達成であった。プロポフォールがカスパーゼ3/7の活性化をもたらすことを96 well plateを用いて蛍光読み取り装置で確認する実験系を確立した。プロポフォールの標的となる蛋白質の同定には至らなかった。これらによりミトコンドリア電子伝達系は細胞障害の文脈においてプロポフォールの標的となる事を示す実験的なエビデンスは得られた。