Suppressed immune response following minimally invasive cardiac surgery

• Project/Area Number: 16K10636
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Cardiovascular surgery
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: Yamaguchi Atsushi 自治医科大学, 医学部, 教授 (50265287)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 直行 自治医科大学, 医学部, 准教授 (20382898) ; 吉崎 隆道 自治医科大学, 医学部, 研究員 (20743115)
• Project Period (FY): 2016-10-21 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 大動脈弁狭窄症 / 大動脈弁置換術 / 経カテーテル大動脈移植殖術 / 炎症反応 / サイトカイン / TAVI / 低侵襲心臓手術 / 経皮敵大動脈移植術 / 術後炎症反応 / 経皮的大動脈弁移植術 / 単球 / 好中球 / 循環器・高血圧 / 人工臓器 / 免疫学

Outline of Final Research Achievements

We performed cytokine profiling in a surgical aortic valve replacement (SAVR) group (n=11) and transcatheter aortic valve implantation (TAVI) group (n=12). By measuring normalized concentrations of 71 cytokines at 3 time points, we found a significant difference (defined as fold change >1.7 and p <0.05) in 23 cytokines. The differentially expressed cytokines fell into 3 clusters: cluster A (high increase following SAVR and suppressed increase following TAVI only immediately after surgery [CCL2, 3 others]), cluster B (high increase following SAVR and suppressed increase following TAVI at 2 time points [IL-1Ra, IL-6, 7 others]), and cluster C (various patterns [IL-5, 10 others]). Gene enrichment analysis identified multiple pathways associated with the inflammatory responses in SAVR and altered responses in TAVI, including cellular responses to TNF (p = 0.0035) and IL-1 (p = 0.0062). A robust inflammatory response follows SAVR, and a comparatively attenuated response follows TAVI.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低侵襲心臓手術と通常の心臓手術における術後炎症反応の相違を、網羅的に解析した報告はごく稀であった。今回、国内外の他研究機関に先駆け、71個のサイトカイン濃度を、手術前・術直後・24時間後の3時相で計測し、TAVI手術の低侵襲性を炎症反応という視点から解析した。本研究でもIL-6などの炎症性サイトカイン濃度の発現抑制をTAVI群で確認した。さらに、TAVI群で発現減弱する炎症経路として、IL-1・TNFなどが同定された。
本研究成果は、TAVI手術の低侵襲性を分子レベルで明らかにするだけでなく、心臓手術の治療成績向上に向けた新規治療法開発の基盤となりうるものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Effect of transcatheter aortic valve implantation on the immune response associated with surgical aortic valve replacement. (2020)
  • Author(s): Kimura N, Nomura Y, Aomatsu A, Matsuda A, Imamura Y, Taniguchi Y, Hori D, Morishita Y, Fujita H, Yuri K, Matsumoto K, Yamaguchi A.
  • Journal Title: American Journal of Cardiology Volume: － Pages: 35-44
  • DOI: 10.1016/j.amjcard.2020.04.037
  • Peer Reviewed
• [Presentation] TAVRによる術後免疫応答抑制に関する研究 (2019)
  • Author(s): 野村陽平、木村直行、青松昭徳、松田明生、今村有佑、谷口陽介、堀大治郎、白石 学、坂倉建一、和田 浩、藤田英雄、由利康一、松本健治、山口敦司
  • Organizer: 第72回日本胸部外科学会定期学術集会
• [Presentation] Transcatheter aortic valve replacement suppresses postoperative immune responses (2019)
  • Author(s): Nomura Y, Kimura N, Aomatsu A, Matsuda A, Imamura Y, Taniguchi Y, Hori D, Shiraishi M, Sakakura K, Wada H, Fujita H, Morishita Y, Yuri K, Matsumoto K, Yamaguchi A
  • Organizer: American Heart Association Scientific Sessions 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 安全性を重視した簡便な右開胸MICS手術マニュアル (2018)
  • Author(s): 山口敦司
  • Organizer: 第3回Japan MICS summit
• [Presentation] ランチョンセミナー講演；安全性を重視した簡便な右開胸MICS手術マニュアル (2018)
  • Author(s): 山口敦司，由利康一，木村直行，堀大治郎，板垣 翔，佐藤哲也，野村陽平，今村有佑，草処 翔
  • Organizer: 第71回日本胸部外科学会定期学術集会
• [Presentation] シンポジウム講演．安全な心臓外科手術手技 (2018)
  • Author(s): 山口敦司
  • Organizer: 第80回日本臨床外科学会定期学術集会
• [Presentation] 最新の心臓血管外科診療―患者さんにやさしい心臓手術― (2018)
  • Author(s): 山口敦司
  • Organizer: 大宮医師会学術講演会
• [Presentation] 超高齢者の大動脈弁狭窄症に対するTAVRとSAVRの治療成績 (2017)
  • Author(s): 今村有佑、由利康一、木村直行、松永渉、 板垣翔、堀大治郎、松本春信、讃井將満、山口敦司
  • Organizer: 第70回日本胸部外科学会定期学術集会