急性呼吸窮迫症候群での肺血管抵抗上昇における内皮の役割

• Project/Area Number: 21K09028
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55060:Emergency medicine-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 高野 博充 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (70410313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 友紀 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90363936)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: LPS / 内皮依存性過分極 / 敗血症 / 肺動脈 / ARDS / EDHF / 循環 / 内皮依存性弛緩

Outline of Research at the Start

敗血症などに合併して進行する急性呼吸窮迫症候群(ARDS)では、大量の炎症細胞やメディエーターが肺血管内皮細胞を傷害し、両側性肺水腫と肺血管抵抗の上昇を引き起こして肺高血圧を起こし呼吸不全に至る。肺血管抵抗上昇のメカニズムが不明で有効な治療法がない。血管抵抗の調節には、血管内皮細胞由来の一酸化窒素、プロスタサイクリン、血管内皮由来過分極因子(EDHF) が関与する。小径の血管ではEDHFの役割が重要であることかARDS病態では肺動脈EDHFが障害されていると考えられるので、本研究ではARDS病態下の肺血管抵抗上昇のメカニズムを肺細動脈でのEDHFに着目して解明する。

Outline of Annual Research Achievements

敗血症における肺動脈内皮依存性弛緩反応のうち内皮依存性過分極（EDH）反応について検討するために、ラット肺の左葉肺動脈標本を作成しその膜電位、血管直経、等尺性張力の測定を行った。弛緩反応はαアゴニスト（フェニレフリン）による収縮の抑制によって評価した。LNA投与により内皮依存性一酸化窒素による弛緩成分を抑制し、acetylcholineによって惹起した内皮依存性過分極因子による血管収縮弛緩成分（EDH）について検討を試みた。EDH成分はアセチルコリンによって惹起した弛緩反応のうち、ニトロアルギニン（内皮性一酸化窒素酵素阻害）存在下で残った成分とした。Wistar/STラットとWistar ラットから得た肺動脈標本では血管弛緩、張力抑制、過分極現象のEDH成分はいずれも全く検出されない例もあるなど個体差が大きく、安定したデータを得られなかった。
一方、SDラットから得た肺動脈標本ではEDHによる張力抑制減少を比較的安定して観察することができた。このニトロアルギニン非感受性弛緩反応はTRAM-34(中コンダクタンスカルシウム感受性カリウムチャネル)によってほとんど消失した。SD ratの尾静脈にLPS（5 mg/Kg body weight）注射したところ、50%の個体が翌日までに死亡した。生存したLPS投与ラットの肺動脈でEDHによる張力抑制現象ついて検討をしたところ、投与翌日にはEDHが抑制され、3日目以降6日目までに回復していることが確認された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初計画していたWistar/ST系統のラットでは肺動脈の内皮依存性過分極による収縮抑制反応を安定して観測することが難しいことがわかった。そこで複数の系統のラットを使用して比較検討する必要が生じた。また、実験方法について、当初は血管の直径の変化をビデオ撮影して測定する方法を検討したが、無傷で肺動脈を測定することが難しく別の測定方法を検討し、ワイヤミオグラフによる張力測定方法がより適しているとの判断に至った。これらの技術的問題を解決する必要があった。

Strategy for Future Research Activity

本年度は以下の二点の計画を遂行する。
1.SDラットの肺動脈EDHの検討：張力測定と膜電位測定によるEDHの性質検討を行う。特に以下の３点を重点的に行う。1)ニトロアルギニン感受性成分と非感受性成分の比較。2)内皮破壊（毛髪で内宮を擦ることによる内皮破壊）の影響。3)血管の直径ごとのEDHの寄与の比較。
2.LPS投与モデルからの肺動脈内皮依存性弛緩機構の検討：SDラットでの肺動脈標本をもちいてエンドトキシンの肺動脈の収縮弛緩への影響について検討する。LPS投与からの経過時間ごとにEDHの性質を検討、比較する。