敗血症性心筋障害治療における低酸素応答依存的トリプトファン代謝の分子機構の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09229
• Research Institution: Gunma Institute of Public Health and Environmental Sciences
• Principal Investigator: 南嶋 しづか 群馬県衛生環境研究所, 研究企画係, 研究員 (20622088)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南嶋 洋司 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20593966)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 低酸素応答 / 敗血症性ショック / PHD阻害剤 / キヌレン酸 / KATⅡ阻害剤

Outline of Annual Research Achievements

我々の先行研究では、HIF依存的低酸素応答を活性化するPHD阻害剤によるLPS誘発性敗血症性ショックの予後改善に、トリプトファン代謝（キヌレニン経路）の代謝産物である血漿キヌレン酸/キヌレニン濃度比の増加が関与していることを認めた。そこで、まず野生型雄性マウスLPS誘発性敗血症性ショックモデルにおいてキヌレン酸の予後改善効果を検証するため、LPS投与直後にキヌレン酸を投与したところ、マウスの生存率は著しく改善した。
一方、キヌレニン経路ではキヌレニンはkynurenine aminotransferases (KATs)によって不可逆的にキヌレン酸に変換される。KATsには数種類のアイソザイムが存在するが、トリプトファン代謝の主組織である肝臓にはKATⅡが多く発現していることから、KATⅡ阻害剤 (PF-04859989)を用いPHD阻害剤 (FG-4592)とキヌレニン経路との関係について検討した。野生型雄性マウスLPS誘発性敗血症性ショックモデルにPF-04859989 (32 mg/kg)とFG-4592を投与するとFG-4592による著明な生存率改善効果は消失した。以上より、PHD阻害剤によるLPS誘発性敗血症性ショック改善のメカニズムにはトリプトファン代謝経路の一つであるキヌレニン経路の活性化、特にkynurenine aminotransferases (KATs)の活性化が関与していることが示唆された。
また、野生型雌性マウスを用いてLPS誘発性敗血症性ショックモデルを作製し雄性マウスと同様の実験を行い、PHD阻害剤のみならずキヌレン酸によるLPS誘発性敗血症性ショックの生存率改善には性差がないことを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

LPS誘発性敗血症性ショック改善のメカニズムにはトリプトファン代謝経路の一つであるキヌレニン経路の活性化（特にkynurenine aminotransferases [KATs]の活性化）が関与していること証明できたため、ほぼ当初の予定通り進行出来ている。

Strategy for Future Research Activity

肝細胞株(Hep3B, Hep2B)を用いて、PHD阻害剤によってHIFを活性化させたり、KAT1~4の発現をsiRNAで抑制する実験系を構築しする。
細胞培養上清中のトリプトファン、キヌレニン、キヌレン酸などのキヌレニン経路の代謝産物の定量（メタボローム解析）を行う。測定には群馬大学医学部生化学教室のGC-MSやLC-MSを使用する。
これらの実験によりLPS誘発性敗血症性ショックに対する有効な治療法の新しい選択肢を提示したい。

Causes of Carryover

メタボローム解析で使用するGC-MSのヘリウムガスの供給が一時期滞って測定が継続できなくなったため、メタボローム解析を次年度に行うこととし、それに応じた予算を次年度に繰り越した。