非平衡大気圧プラズマを用いた皮弁虚血再灌流障害の新規治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 23K09082
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56070:形成外科学関連
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 戸澤 麻美 愛媛大学, 医学部附属病院, 助教(病院教員) (70635531)
• 研究分担者: 池田 善久 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (00735318) ; 村上 正基 愛媛大学, 医学系研究科, 特任教授 (20278302) ; 神野 雅文 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (30274335) ; 森 秀樹 愛媛大学, 医学系研究科, 准教授 (60325389) ; 白石 研 愛媛大学, 医学部附属病院, 講師 (80710863)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 虚血再灌流障害 / HMGB1 / 皮弁虚血 / プラズマ / 非平衡大気圧プラズマ / 皮弁血流障害

研究開始時の研究の概要

皮弁壊死の主な原因の一つとして虚血再灌流障害が注目されている。近年その炎症波及に
は虚血細胞から排出されたHMGB1が関与しているとの報告が多くみられる。我々は、酸化型HMGB1を還元状態に戻しかつ維持できる方法として、プラズマに着目した。最近実用化された非平衡大気圧プラズマは、生体に対しても熱の影響なく照射することが可能で、さらに抗菌作用や抗炎症作用をもち、創傷治癒も促進させることがわかってきた。本研究では、プラズマ照射による、抗酸化効果・抗殺菌効果・抗炎症効果・創傷治癒促進効果の多面的な効果を期待した、虚血再灌流後の皮弁救済に対する全く新しいコンセプトの治療法を開発することを目指す。

研究実績の概要

皮弁壊死の主な原因の一つとして虚血再灌流障害が注目されている。近年その炎症波及には虚血細胞から排出されたHMGB1が関与しているとの報告が多くみられる。核内タンパクであるHMGB1は、細胞虚血や細胞死などにより細胞外に放出されると酸化型HMGB1となり、重症感染症において重要な炎症性メディエーターとして働くことが知られている。一方で還元型
HMGB1は抗炎症作用を持つことがわかってきたが、細胞外では速やかに酸化されてその機能を失う。そこで我々は、酸化型HMGB1を還元状態に戻しかつ維持できる方法として、近年医療分野でも研究が盛んになっているプラズマに着目した。最近実用化された非平衡大気圧プ
ラズマは、生体に対しても熱の影響なく照射することが可能で、さらに抗菌作用や抗炎症作
用をもち、創傷治癒も促進させることがわかってきた。本研究では、プラズマ照射による、抗酸化効果・抗殺菌効果・抗炎症効果・創傷治癒促進効果の多面的な効果を期待した、虚血
再灌流後の皮弁救済に対する全く新しいコンセプトの治療法を開発することを目指す。ラットの大腿部またはマウスの背部に皮弁虚血モデルを作成する。再灌流後の皮弁にプラズマを照射することで皮弁の生着範囲が拡大するかどうかを調べる。挙上した皮弁の面積と、虚血により壊死に陥った皮弁の面積を計測する。虚血モデル作成後にプラズマ照射するタイミングを変化させてプラズマ照射の最適なタイミングを調査する。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

正常マウスの背部にランダムパターンの皮弁を挙上した。虚血モデルとするために皮弁の茎をチューブ状に縫合した。駆血しなくても底面からの血流が遮断されて頭側からの血流だけとなるため、皮弁の先端は虚血となる。再灌流モデルとするために、先端は再度底面に縫合した。これにより。皮弁虚血再灌流モデルが作成できた。プラズマ照射しない皮弁の先端は、底面からの血流がないために虚血となったが、縫合からの再灌流を得ることができた。しかし、プラズマ照射しない群も、プラズマ照射した群も同じ範囲で皮弁壊死となった。

今後の研究の推進方策

今後は、マウスの背部に作成した皮弁虚血再灌流モデルに対して、皮弁作成直後のプラズマ照射する群、作成後１時間で照射する群、３時間で照射する群、６時間で照射する群など、プラズマ照射するタイミングを変化させて皮弁虚血モデルの壊死範囲の変化を調べる。