抗炎症タンパク質HRGに着眼した肺虚血再灌流障害に対する新規治療法の開発

• Project/Area Number: 22K08974
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55040:Respiratory surgery-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 杉本 誠一郎 岡山大学, 大学病院, 准教授 (40570148)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊岡 伸一 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (30397880) ; 岡崎 幹生 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (50467750) ; 逢坂 大樹 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (70839141)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 高ヒスチジン糖タンパク質（HRG） / 虚血再灌流障害 / 早期移植肺機能不全（PGD） / 肺移植 / マウス / 好中球浸潤 / 急性肺障害 / アポトーシス / HMGB1

Outline of Research at the Start

肺移植後の虚血再灌流障害(IRI)は早期移植肺機能不全(PGD)の主因であり、急性・慢性拒絶の発症や生存率低下の要因となる。肺移植後の予後を改善するためには、IRIの制御が鍵となるが、IRIにはHigh-mobility group box 1(HMGB1)などの様々な炎症性サイトカインが関与する。当施設では、生体自身が有する抗炎症タンパク質である高ヒスチジン糖タンパク質(Histidine-rich glycoprotein, HRG)がHMGB1を介した炎症反応を抑制するという知見を得ており、本研究ではマウスモデルを用いて、肺移植後IRIにおけるHRGの役割と治療効果を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

肺移植後の虚血再灌流障害は早期移植肺機能不全の主因であり、急性拒絶や慢性移植肺機能不全の発症や、肺移植後生存率が低下する要因となる。肺移植後の予後改善には虚血再灌流障害の制御がキーとなるが、本研究では高ヒスチジン糖タンパク質(Histidine-rich glycoprotein, HRG)に着目した。HRGは、凝固、線溶、炎症の調節等に関与する多機能性の血漿糖タンパク質である。申請者はこれまで、肺移植患者の血液検体を用いて、肺移植後72時間における高度の早期移植肺機能不全症例では血漿HRGが低下し、HRGの低下が将来的な慢性移植肺機能不全の発症や全生存率の低下に関連することを報告した。本研究では、マウス肺門クランプモデルを用いて、肺の虚血再灌流障害に対するHRG補充療法の治療効果を検討している。予備実験で、肺移植患者と同様にマウスの肺虚血再灌流障害でも血中HRGの発現が低下することを確認した。その後、マウスを偽手術群と虚血再灌流障害群に分け、更に虚血再灌流障害群をコントロールとしてPBSを投与するPBS群、ヒト血清アルブミン（HSA）を投与するHSA群、HRGを投与するHRG群に分けた（各群ともn=5）。4群間で動脈血液ガス、組織学的肺障害スコア、好中球浸潤、アポトーシス、炎症性メディエーター発現などを評価した。他群に比べHRG群では、PaO2/FiO2 比による肺機能や、組織学的肺障害スコアが有意に良好であった。免疫染色では好中球浸潤が減少しており、TUNEL染色でもアポトーシスが抑制されていた。またHRG群では、再灌流肺におけるCXCL1、MIP-1α、MIP-1β、G-CSF、GM-CSF、IL-1β、IL-6、IL-10などの好中球関連炎症性メディエーターの発現が有意に減少していた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

マウス肺門クランプモデルを用いて予備実験を行い、肺移植患者と同様に、マウスの虚血再灌流障害肺で血中HRGの発現が低下することを確認した。次に、HRGの治療効果を評価するために最適な虚血時間や評価のタイミングなどの実験モデルを確立した。その後、マウスを偽手術群と虚血再灌流障害群に分け、更に虚血再灌流障害群をコントロールとしてPBSを投与するPBS群、ヒト血清アルブミン（HSA）を投与するHSA群、HRGを投与するHRG群の4群に分け、4群間で動脈血液ガス、組織学的肺障害スコア、好中球浸潤、アポトーシス、炎症性メディエーター発現などを評価することができた。現在、更なる病態機序の解明を行っている。

Strategy for Future Research Activity

マウス肺虚血再灌流障害の実験モデルを用いて、現在までに得られた4群間での動脈血液ガス、組織学的肺障害スコア、好中球浸潤、アポトーシス、炎症性メディエーターの発現などの結果の解析を進め、病態機序を解明して論文化を進める。

Research Products

• [Journal Article] Plasma concentrations of histidine-rich glycoprotein in primary graft dysfunction after lung transplantation (2024)
  • Author(s): Shiotani Toshio、Sugimoto Seiichiro、Tomioka Yasuaki、Tanaka Shin、Mitsuhashi Toshiharu、Suzawa Ken、Shien Kazuhiko、Miyoshi Kentaroh、Yamamoto Hiromasa、Okazaki Mikio、Toyooka Shinichi
  • Journal Title: Interdisciplinary CardioVascular and Thoracic Surgery Volume: 38 Issue: 2
  • DOI: 10.1093/icvts/ivae021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long-term outcomes of lung transplantation requiring renal replacement therapy: A single-center experience (2024)
  • Author(s): Tomioka Yasuaki、Sugimoto Seiichiro、Shiotani Toshio、Matsubara Kei、Choshi Haruki、Ishihara Megumi、Tanaka Shin、Miyoshi Kentaroh、Otani Shinji、Toyooka Shinichi
  • Journal Title: Respiratory Investigation Volume: 62 Issue: 2 Pages: 240-246
  • DOI: 10.1016/j.resinv.2024.01.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Percentage of low attenuation area on computed tomography detects chronic lung allograft dysfunction, especially bronchiolitis obliterans syndrome, after bilateral lung transplantation (2023)
  • Author(s): Kubo Yujiro、Sugimoto Seiichiro、Shiotani Toshio、Matsubara Kei、Hashimoto Kohei、Tanaka Shin、Shien Kazuhiko、Suzawa Ken、Miyoshi Kentaroh、Yamamoto Hiromasa、Okazaki Mikio、Toyooka Shinichi
  • Journal Title: Clinical Transplantation Volume: 37 Issue: 11
  • DOI: 10.1111/ctr.15077
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of genetic loci associated with renal dysfunction after lung transplantation using an ethnic-specific single-nucleotide polymorphism array (2023)
  • Author(s): Tomioka Yasuaki、Sugimoto Seiichiro、Yamamoto Haruchika、Tomida Shuta、Shiotani Toshio、Tanaka Shin、Shien Kazuhiko、Suzawa Ken、Miyoshi Kentaroh、Otani Shinji、Yamamoto Hiromasa、Okazaki Mikio、Yamane Masaomi、Toyooka Shinichi
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 8912-8912
  • DOI: 10.1038/s41598-023-36143-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Diagnostic value of circulating microRNA-21 in chronic lung allograft dysfunction after bilateral cadaveric and living-donor lobar lung transplantation (2023)
  • Author(s): Shiotani Toshio、Sugimoto Seiichiro、Tomioka Yasuaki、Yamamoto Haruchika、Tanaka Shin、Miyoshi Kentaroh、Suzawa Ken、Shien Kazuhiko、Yamamoto Hiromasa、Okazaki Mikio、Toyooka Shinichi
  • Journal Title: Heliyon Volume: 9 Issue: 4 Pages: e14903-e14903
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14903
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 肺虚血再灌流障害に対する高ヒスチジン糖タンパク質(HRG)補充療法の有用性 (2023)
  • Author(s): 久保 友次郎, 杉本 誠一郎, 調枝 治樹, 氏家 裕征, 川名 伸一, 清水 大, 松原 慧, 橋本 好平, 田中 真, 枝園 和彦, 諏澤 憲, 三好 健太郎, 山本 寛斉, 岡崎 幹生, 豊岡 伸一
  • Organizer: 第40回日本呼吸器外科学会学術集会
• [Presentation] Histidine-Rich Glycoprotein Ameliorates Lung Ischemia-Reperfusion Injury in a Mouse (2023)
  • Author(s): Y. Kubo, S. Sugimoto, H. Choshi, H. Ujike, S. Kawana, D. Shimizu, K. Matsubara, K. Hashimoto, S. Tanaka, K. Shien, K. Suzawa, K. Miyoshi, H. Yamamoto, M. Okazaki, S. Toyooka
  • Organizer: The International Society for Heart and Lung Transplantation 43rd Annual Meeting and Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research