Analysis of Pathophysiology in ICU acquired weakness using proteomics

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03780
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤野 裕士 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (50252672)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今井 由美子 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 ワクチン・アジュバント研究センター, プロジェクトリーダー (50231163) ; 吉田 健史 大阪大学, 医学部附属病院, 助教 (50725520)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 筋力低下 / 急性呼吸不全 / プロテオミクス解析

Outline of Annual Research Achievements

プロテオミクス解析のための標本収集を行った。当初の計画とは異なり、2020年度初頭よりCOVID-19第1波の流行が始まり集中治療室での長期人工呼吸患者の大多数がCOVID-19患者が占めるという状況となった。COVID-19患者と従来のARDS患者では病態が異なる可能性があるため解析に際しては層別解析を行う必要がある。さらにCOVID-19患者の病態の特徴、特に肺内換気分布とPEEPに対する反応性を検討するために電気インピーダンス断層法(EIT)による分析を計画した。EIT撮影装置は厚生労働省による薬事承認前であり結果として購入は2021年度になった。購入のため研究費の一部を2021年度に執行するため繰り越し申請を行うこととなった。
ARDS患者では一部の肺が虚脱し肺容量が減少する。横隔膜筋力は肺容量と関連することがCOPD患者で知られており、ARDS患者でも負荷PEEPレベルにより発生横隔膜筋力と筋疲労が影響されることが予想されるため動物モデルでPEEPレベルと体位を変化させ肺容量と筋力を評価する検討を開始した。肺容量はCTスキャンにより画像的に評価する予定である。
人工呼吸患者における自発呼吸と機械換気の不同調が呼吸筋筋力低下の一因であるとの仮説に基づき動物モデルの作成を開始した。代表的な不同調としてbreath holdingとdouble triggeringがあるが、動物の横隔神経を手術的に露出し電気刺激を行うことで作成することに成功した。不同調の有無により一定時間機械換気後の肺傷害の程度と横隔膜筋力を評価する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

患者標本採取に関しては、当初はCOVID-19の流行は予期していなかった。ARDSは多様な基礎疾患から起こる症候群であり、COVID-19のような単一の病態が多数占めることで結果にバイアスがかかることが懸念されるが、ARDS患者の症例を集積するのは容易ではないので症例集積そのものにはプラスの影響となっている。
動物モデルでの検討は2種類開始している。いずれのモデルも2020年度中に確立することができた。2021年度に評価できるものと考えている。

Strategy for Future Research Activity

患者サンプルによる解析は標本数がかなり必要であり、継続的に収集する。同時に筋力低下に影響する要因が多数考えられるため、個別に動物モデルを用いて解析する。筋肉標本は凍結保存しておき後で分子別に計測できるようにしている。