テトラヒドロビオプテリン・サプライにより新生児壊死性腸炎の中枢機能予後を取戻す

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K07894
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 杉田 光士郎 鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 特任助教 (50781514)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 家入 里志 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (00363359) ; 大西 峻 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 助教 (10614638) ; 垣花 泰之 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (20264426) ; 矢野 圭輔 鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 特任助教 (30757919) ; 新山 修平 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 准教授 (40258455) ; 政所 祐太郎 鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 医員 (40794061) ; 加治 建 久留米大学, 医学部, 教授 (50315420) ; 上國料 千夏 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 特任助教 (50751278) ; 武藤 充 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (70404522) ; 一瀬 宏 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90192492)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 壊死性腸炎 / テトラヒドロビオプテリン / ビオプテリン代謝産物

Outline of Annual Research Achievements

重要な新生児外科疾患であるNECの原因は未だ不明であり、予防法・治療法は確立されていない。生存率上昇しているにもかかわらず、神経学的予後は悪く、NECと中枢神経障害の関連を解明する必要がある。NECは内科的治療で軽快する病態から手術を要する症例まで幅広い病態をとるが、その病態の中心は腸管関連の敗血症である。進行性疾患であり、現状の治療では手術治療が不可能なほどの急速な転帰をとる場合もある。詳細な病態を把握するためには動物実験での検証しかないのが現状である。NECラットモデルの作成は実験手技が煩雑でモデルの確立に技術を要するが、重症NECモデルの作成は一定の成果が得られた。しかしながら重症モデルであるがゆえにNECのgradeが高いものと死亡するリスクが高く、評価が進まなかった。重症NECモデルは、炎症の波及や発症が早く、発症過程の詳細を調査することは困難であると判断した。NECは元来進行性疾患であるため、全身や腸管への障害の蓄積が経過の根底にある。そのため緩徐に進行するモデルへ変更すべきと考え、低酸素刺激やLPS刺激を調整している。現状予測に反して緩徐進行型のモデルの作成にも苦慮している。世界的に共通して使われているプロトコールを使用しているにも関わらず、NECモデルができず、動物環境が影響している可能性が考えられた。NECによって生じるであろう脳組織障害に関して、フェニルアラニンの異常蓄積やドーパミンやセロトニンなどの芳香族モノアミン代謝に焦点を当て病態生理を解明するという目的であるため、プロセスを評価可能な緩徐進行型のモデルを確立する必要がある。本研究の内容は、小児・成人患者問わず敗血症を発症する病態で高次脳機能障害を余儀なくされた患者に対しても応用が可能であると考えるため、今後も引き続き検討を行っていく。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

重症NECモデルを作成しての評価を考えていたが、予測していたよりも重症度が高く、発症過程における組織障害の変化が評価できないことが判明した。そのため従来世界的に用いられている緩徐進行型のモデル作成へ予定を変更した。しかしながら同プロトコールで作成しているにもかかわらず、モデルが確立できていない。原因としては動物環境の違いが大きく考えられ、湿度が一つの要因であると考えるに至った。湿度の低い環境でモデルを作成するべきであると考え、低酸素刺激やLPS刺激の負荷も調整していく。また遅れている最大の理由はモデル作成に費やす時間と人材の不足もある。作成に1週間かかるため、その間は夜間も含め定期的に動物実験に費やす時間を確保しなければならず、継続した実験の障壁となっている。深夜帯の労務負荷がないモデルを作成することを目標としており、栄養間隔や刺激を調整することで達成できると考えている。

Strategy for Future Research Activity

緩徐進行型NECモデルを作成し、病態を軽症、中等症、重症に振り分ける必要がある。そのためにモデル作成は出生後早期からではなく、母体と5日間の環境馴化を経てから低酸素刺激と人工乳、LPS刺激を行うプロトコールへ変更する。また刺激の量や湿度環境を整備する。モデルを確立した後、発症3日目、5日目、7日目の回腸と脳を採取する。病期別に結腸、組織中のビオプテリン代謝産物を測定し、推移を予測する。病理標本で各病期の神経細胞の損傷の有無や部位を網羅的に調査し、治療ターゲットを探る必要がある。

Causes of Carryover

実験計画自体が動物実験施設改修の影響やコロナ化による人材不測のあおりを受けている。また実験プロトコールに大きな変更はないものの、軽微な変更の必要性があり、検体が採取できていない現状がある。来期以降に検体採取し、必要な試薬や物品を購入する。

Research Products

• [Journal Article] Superiority of Intestinal Adaptation by Hepatocyte Growth Factor in the Jejunum: An Experimental Study in a Short-Bowel Rat Model (2024)
  • Author(s): Sugita Koshiro、Yano Keisuke、Onishi Shun、Iwamoto Yumiko、Ogata Masato、Takada Lynne、Kedoin Chihiro、Masakazu Murakami、Harumatsu Toshio、Kawano Takafumi、Muto Mitsuru、Kumagai Kotaro、Ido Akio、Kaji Tatsuru、Ieiri Satoshi
  • Journal Title: Journal of Pediatric Surgery Volume: 59 Pages: 627～633
  • DOI: 10.1016/j.jpedsurg.2023.11.028
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Potential mechanisms underlying the effect of hepatocyte growth factor on liver injury in short bowel syndrome model rats (2023)
  • Author(s): Sugita Koshiro、Yano Keisuke、Matsukubo Makoto、Iwamoto Yumiko、Ogata Masato、Takada Lynne、Kedoin Chihiro、Murakami Masakazu、Harumatsu Toshio、Onishi Shun、Kawano Takafumi、Muto Mitsuru、Kumagai Kotaro、Ido Akio、Kaji Tatsuru、Ieiri Satoshi
  • Journal Title: Pediatric Surgery International Volume: 40 Pages: 8
  • DOI: 10.1007/s00383-023-05593-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Does protocol miconazole administration improve mortality and morbidity on surgical necrotizing enterocolitis? (2023)
  • Author(s): Sugita Koshiro、Muto Mitsuru、Murakami Masakazu、Yano Keisuke、Harumatsu Toshio、Onishi Shun、Yamada Koji、Yamada Waka、Matsukubo Makoto、Kawano Takafumi、Machigashira Seiro、Torikai Motofumi、Ishihara Chie、Tokuhisa Takuya、Ibara Satoshi、Ieiri Satoshi
  • Journal Title: Pediatric Surgery International Volume: 39 Pages: 102
  • DOI: 10.1007/s00383-023-05390-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Superiority of intestinal adaptation by hepatocyte growth factor in the jejunum: An experimental study in a short-bowel rat model (2023)
  • Author(s): Koshiro Sugita, Keisuke Yano, Shun Onishi, Yumiko Iwamoto, Masato Ogata, Lynne Takada, Masakazu Murakami, Toshio Harumatsu, Takafumi Kawano, Mitsuru Muto, Akio Ido, Tatsuru Kaji, Satoshi Ieiri
  • Organizer: PAPS2023
• [Presentation] POTENTIAL MECHANISMS UNDERLYING THE EFFECT OF HEPATOCYTE GROWTH FACTOR ON LIVER INJURY IN SHORT BOWEL SYNDROME MODEL RATS (2023)
  • Author(s): Koshiro Sugita, Keisuke Yano, Makoto Matsukubo, Yumiko Iwamoto, Masato Ogata, Lynne Takada, Chihiro Kedoin, Masakazu Murakami, Toshio Harumatsu, Shun Onishi, Takafumi Kawano, Mitsuru Muto, Kotaro Kumagai, Akio Ido, Tatsuru Kaji, Satoshi Ieiri
  • Organizer: 36th International symposium on pediatric surgical research
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Initial Experiences of Intraoperative 3D Hologram Support with Mixed Reality Navigation in Pediatric Endosurgery & Ultimate Image-Guided Future Precise Surgery (2023)
  • Author(s): Koshiro Sugita, Shun Onishi, Toshio Harumatsu, Maki Sugimoto, Nanako Nishida, Chihiro kedoin, Ayaka Nagano, Masakazu Murakami, Takafumi Kawano, Mitsuru Muto, Satoshi Ieiri
  • Organizer: EUPSA 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 肝細胞増殖因子は短腸症候群の Therapeutic Agent となりうるか？-疾患モデルラットの検討 (2023)
  • Author(s): 杉田光士郎, 矢野圭輔, 加治建, 西田ななこ, 長野綾香, 村上雅一, 春松敏夫, 大西峻, 松久保眞, 川野孝文, 武藤充, 熊谷公太郎, 井戸章雄, 家入里志
  • Organizer: 第60回日本小児外科学会学術集会
• [Presentation] 肝細胞増殖因子（HGF）は短腸症候群の治療薬になりうるか？-短腸モデルラットでの研究 (2023)
  • Author(s): 第123回 日本外科学会学術集会
  • Organizer: 杉田光士郎、矢野圭輔、加治 建、西田ななこ、祁答院千寛、長野綾香、村上雅一、春松敏夫、大西 峻、川野孝文、武藤 充、熊谷公太郎, 井戸章雄、家入里志
• [Presentation] 残存腸管0cmの超短腸児に対する2種類の魚油含有特殊脂肪乳剤投与による血清脂肪酸分画の推移 (2023)
  • Author(s): 杉田 光士郎, 武藤 充, 岩元 裕実子, 緒方 将人, 高田 倫, 祁答院 千寛, 村上 雅一, 春松 敏夫, 大西 峻, 川野 孝文, 家入 里志
  • Organizer: 第45回日本栄養アセスメント研究会
• [Presentation] 残存小腸0cmの超短腸症生存症例から切り拓く小児短腸症の治療戦略 (2023)
  • Author(s): 杉田光士郎、武藤充、西田ななこ、祁答院千寛、長野綾香、村上雅一、生駒真一郎、矢野圭輔、大西峻、春松敏夫、松久保眞、川野孝文、鳥飼源史、加治建、家入里志
  • Organizer: 第38回日本臨床栄養代謝学会学術集会
• [Presentation] 壊死性腸炎に対するミコナゾール予防投与の検証 -救命率と神経学的予後を改善させうるか？ (2023)
  • Author(s): 杉田光士郎、武藤充、村上雅一、矢野圭輔、春松敏夫、大西峻、松久保眞、川野孝文、 鳥飼源史 、石原千詠 、徳久琢也 、茨 聡 、家入里志
  • Organizer: 第39回日本小児外科学会秋季シンポジウム
• [Presentation] 残存小腸0cmの超短腸症生存症例から切り拓く小児短腸症の治療戦略 (2023)
  • Author(s): 杉田光士郎、武藤充、西田ななこ、祁答院千寛、長野綾香、村上雅一、生駒真一郎、矢野圭輔、 大西峻、春松敏夫、松久保眞、川野孝文、鳥飼源史、加治建、家入里志
  • Organizer: 第47回九州代謝・栄養研究会
• [Presentation] ダブルストマ管理中に近位空腸切除を余儀なくされ遠位空腸で経腸栄養管理を行っているIsolated hypoganglionosisの1例 (2023)
  • Author(s): 杉田光士郎、武藤 充 、矢野圭輔、西田ななこ 、長野綾香 、村上雅一 、 大西 峻 、春松敏夫 、川野孝文 、加治 建、家入里志
  • Organizer: 第52回 日本小児消化管機能研究会
• [Presentation] 壊死性腸炎に対するミコナゾール予防投与の検証-救命率と神経学的予後を改善させうるか？ (2023)
  • Author(s): 杉田光士郎、武藤 充、村上雅一、矢野圭輔、春松敏夫、大西 峻、松久保眞、川野孝文、 鳥飼源史 、石原千詠 、徳久琢也 、茨 聡 、家入里志
  • Organizer: 第59回日本周産期・新生児医学会学術集会