水素の抗炎症作用に着目したVV-ECMO中の新規抗凝固療法の基礎的研究

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K17896
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 野島 剛 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (60869717)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 水素 / VV-ECMO / 抗凝固療法 / 抗炎症作用

Outline of Annual Research Achievements

本研究における研究の目的は水素の抗炎症作用に着目したVV-ECMO中の新規抗凝固療法の開発である。ラットモデルを用いて、水素が出血リスクを増加させることなくECMO中の抗凝固作用を強化できるかを検証している。そのために3段階の実験計画を設定している。その段階とは、①健常ラットを用いて最適な抗凝固療法を含めたVV-ECMOモデルの確立と水素の安全性の確認、②リポ多糖（LPS）肺炎モデルを用いて、水素投与によるVV-ECMO中の凝固因子の消耗と回路内血栓の抑制効果の検証、③②で効果が認められれば、水素の抗凝固作用のメカニズムを探求する、の3段階である。
現在、①のVV-ECMOモデルの確立ができた。右頸静脈より脱血、右大腿静脈より送血を行いつつローラーポンプとラット用人工肺を装着した回路を使用しモデルを作成した。なお、ヘパリン量に関しては、50単位/kg/hrで安定している。その際の回路内には血栓は認められなかったので、今後はこのラットをモデルとして使用する。水素の安全性に関しては、気泡形成やバイタルサインの変動を見つつ量を調整している。
②におけるLPS肺炎モデルの確立も行えた。先行研究のラットでは気管内投与のLPS量は2.5mg/kgであったが、肺炎が重症化してしまいラットが研究に耐えられない可能性があることから、LPS量は1.0ml/kgに変更して研究を行なっていくこととした。水素の安全性が確保でき次第、LPS肺炎モデルを使用して水素投与による凝固因子の消耗と回路内血栓の抑制効果の検証を行う。
現在は、各臓器、血液検査より、水素による抗凝固作用のメカニズムを確認している。

Current Status of Research Progress

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

Reason

VV-ECMOモデルの確立とLPS肺炎モデルの確立を行えた。先行研究のラットでは気管内投与のLPS量は2.5mg/kgであったが、肺炎が重症化してしまいラットが研究に耐えられない可能性があることから、LPS量は1.0ml/kgに変更したモデルを作成した。LPSを気管より投与し両肺に到達させた後に呼吸循環が安定しており生存することも確認している。
各種臓器、血液検査などの結果確認を行う時期であり、現時点では概ね順調に進行していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

VV-ECMOラットのモデルにおける水素投与の安全性は確認できている。
LPS肺炎モデルに対する水素投与に関しては、水素投与の安全性が確立されており、投与を行い観察した。今後は、単球やマクロファージ内のHO-1やサイトカイン(IL-1b、TNF-αなど)の発現を確認するためにmRNAやタンパク分析などを行なっていく。同時に、水素の血管内皮への効果にも着目し各種凝固因子の確認を行なう。
もし、水素投与により抗凝固作用を認めないのであれば、より濃度の高い水素投与や水素投与方法の変更を考慮して研究を行う方針である。

Causes of Carryover

（理由）今年度は、実験モデルの確立に時間を要したため、次年度も引き続き実施することとなった。
（使用計画）今後は、当初まで行なってきた実験データをもとに、持ち越しとなった計画に対する必要な薬剤・試薬・抗体に使用する予定である。また、研究成果の発表目的で学会参加費などに使用する予定である。