| 研究課題/領域番号 |
16K10972
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| 研究機関 | 岡山県立大学 |
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研究代表者 |
高橋 徹 岡山県立大学, 保健福祉学部, 教授 (40252952)
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| 研究分担者 |
森松 博史 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (30379797)
清水 裕子 岡山大学, 医学部, 客員研究員 (80423284)
荻野 哲也 岡山県立大学, 保健福祉学部, 教授 (90252949)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 出血性ショック / 蘇生後急性肺傷害 / 抗炎症療法 / 一酸化炭素 / CO遊離分子 / アポトーシス / 抗炎症性サイトカイン / COヘモグロビン |
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| 研究実績の概要 |
出血性ショックでは、一旦、蘇生に成功しても肺に炎症反応が惹起され、急性呼吸窮迫症候群に陥ることがある。現在、肺保護換気療法などの保存的療法はあるものの、炎症反応そのものを抑制する決め手となる薬物療法は未だない。一方、一酸化炭素(CO)は有毒ガスであるが、極低濃度では抗炎症作用を有することが報告されている。
私たちもラット出血性ショック蘇生モデルを用いて250 ppm,3時間のCO吸入が蘇生後急性肺傷害を軽減することを報告した。このCO濃度は極めて低濃度であり、ラットになんら副作用をもたらさなかったが、血中COヘモグロビン濃度がヒトで有害反応を起こしうるレベルまで上昇していた。最近、この問題を解決するために水に溶解させると微量のCOを遊離するCO遊離分子が開発された。
そこで、本研究では出血性ショック蘇生モデルにCO遊離分子を投与し蘇生後急性肺傷害に対する治療効果を検討した。肺組織所見やwet/dry比、肺胞蛋白濃度は、蘇生後に有意な悪化を認めたが、CO遊離分子投与で改善した。CO遊離分子は、炎症性サイトカインやTUNEL染色陽性細胞、アポトーシス実行因子：カスペース-3の発現を抑制し、抗炎症性サイトカインIL-10の発現を増加させることにより、抗炎症、抗アポトーシス的に作用した。また、CO遊離分子による血行動態や酸素化への有害作用は認めなかった。以上より、ラット出血性ショック蘇生後急性肺傷害モデルで、CO遊離分子の投与は抗炎症、抗アポトーシス作用を介して肺傷害を軽減し、明らかな有害事象を及ぼさなかった。現在、抗炎症作用のさらなるメカニズム‐炎症のプラットフォーム：インフラマソーム活性化とその抑制、マイトファジーが抗アポトーシス作用に及ぼす影響－を明らかにするために研究を続行している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
CO遊離分子が抗炎症作用・抗アポトーシス作用を介してラット出血性ショック蘇生後急性呼吸窮迫症候群に対して治療効果を発揮することを明らかにした。しかし、研究当初の目標であるCO遊離分子の抗アポトーシス作用におけるアポトーシス促進因子を遊離する傷害ミトコンドリアの除去作用－マイトファジーーの関与を明らかにする研究が完遂できていない。以上が、本研究がやや遅れていると判断した理由である。
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| 今後の研究の推進方策 |
ラット出血性ショック蘇生後急性肺傷害モデルに対するCO遊離分子の急性肺傷害改善効果のメカニズムを明らかにする。炎症のプラットフォーム：インフラマソームでは受容体: NLRP3がDAMPsを認識し、活性化したNLRP3がアダプター蛋白:ASCを介して酵素：Caspase-1を産生する。続いて、Caspase-1は、IL-1βの前駆体を切断して IL-1βを成熟化させる。したがって、NLRP3, ASC, Caspase-1の発現をWestern blot法により、 IL-βの発現増加をELISAで測定することにより、ショック蘇生後肺におけるインフラマソーム活性の上昇を捉える。 一方、CO遊離分子がこれらの蛋白の発現を抑制することによりインフラマソーム活性化を抑制することを明らかにする。さらに、CO遊離分子の抗アポトーシス作用のメカニズムを解明するために、細胞障害を、膨化したミトコンドリアからのチトクロームc遊離、DNA断片化によるアポトーシス惹起の経路で検討する。一方、CO遊離分子の投与はアポトーシスカスケード活性化を阻害し、その阻害メカニズムがマイトファジーによることを、電顕による傷害ミトコンドリアのオートファゴゾームへの取り込み、傷害ミトコンドリアの標的化蛋白Parkinのミトコンドリアでの発現増加、オートファゴゾームマーカーLC3蛋白の発現上昇で示す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在までの成果をPeer Review誌に投稿したところ、CO遊離分子の改善効果のメカニズムをさらに明らかにするように求められた。炎症のプラットフォーム：インフラマソームでは受容体: NLRP3がDAMPsを認識し、活性化したNLRP3がアダプター蛋白:ASCを介して酵素：Caspase-1を産生する。続いて、Caspase-1は、IL-1βの前駆体を切断して IL-1βを成熟化させる。したがって、NLRP3, ASC, Caspase-1の発現をWestern blot法により、 IL-βの発現増加をELISAで測定することにより、ショック蘇生後肺におけるインフラマソーム活性の上昇を捉える。 一方、CO遊離分子がこれらの蛋白の発現を抑制することによりインフラマソーム活性化を抑制することを明らかにする。さらに、CO遊離分子の抗アポトーシス作用のメカニズムを解明するために、細胞障害を、膨化したミトコンドリアからのチトクロームc遊離、DNA断片化によるアポトーシス惹起の経路で検討する。一方、CO遊離分子の投与はアポトーシスカスケード活性化を阻害し、その阻害メカニズムがマイトファジーによることを、電顕による傷害ミトコンドリアのオートファゴゾームへの取り込み、傷害ミトコンドリアの標的化蛋白Parkinのミトコンドリアでの発現増加、オートファゴゾームマーカーLC3蛋白の発現上昇で示す。
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