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2012 年度 実施状況報告書

心臓におけるグルコース代謝亢進は重症敗血症の心機能と生命予後を改善する

研究課題

研究課題/領域番号 24592730
研究種目

基盤研究(C)

研究機関群馬大学

研究代表者

國元 文生  群馬大学, 医学部, 准教授 (70125847)

研究分担者 磯 達也  群馬大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10400756)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード敗血症 / 心不全 / 糖代謝 / 脂肪酸代謝 / 心機能 / FABP4 / FABP5 / ノックアウトマウス
研究概要

重症敗血症・敗血症性ショックは多臓器不全を惹起し死に至る重篤な病態である。このような患者ではhypermetabolic hyperdynamic stateが持続するが、最後には心機能を維持することが困難となり死亡する。重症敗血症患者では、早期から、感染巣のコントロール・抗菌化学療法・輸液・循環作動薬投与・人工呼吸などの標準的治療が開始されるが、インスリン投与による血糖管理もまた重要な治療となっている。申請者らは、インスリンやグルコースの血中濃度とは独立して、心筋グルコース代謝亢進そのものが急性期重症患者の心機能維持に大きく貢献すると仮説を立てた。この仮説をin vivoで証明するために、fatty acid binding protein 4 (FABP4)とFABP5のダブルノックアウト(DKO)マウスを用いた。このマウスは、毛細血管を介した脂肪酸輸送が障害され、脂肪酸の取り込みが野生型の60%に減少し、グルコースの取り込みが18倍に上昇するマウスモデルである。リポポリサッカライド(LPS)の腹腔内投与(14mg/kg)によるショックモデルを作成すると、DKOマウスの生命予後は野生型に比べて著明に改善し、腹腔内投与後24時間時点での心機能(心エコーで評価)も、コントロールマウスに比較して、良好に維持されていた。LPS投与後24時間時点での血糖値は両群間で有意差を認めず、炎症性サイトカイン(TNF-alpha, MCP1, IL-1beta, IL-6)も違いは見られなかった。以上より、血中のインスリンやグルコース濃度とは独立して、心臓の糖代謝亢進が重症敗血症時の心機能維持に大きく貢献するものと推察している。

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

実験のために多くのノックアウトマウスを使用する必要があるが、FABP4/5ダブルノックアウトマウスは交配効率が低く、多くの仔マウスを得にくい。また、仔マウスが生まれた場合でも、親マウスが食殺するケースが多く、十分なマウスを確保できなかった。最近、妊娠を確認した時点で、母マウス1匹を小ケージに移し、食殺の可能性の低下を目指している。また、ケージ内に置くだけの簡易型巣箱(Shpephard Shack)を使用開始してから、妊娠効率が上昇し、食殺行為が減少してきている。

今後の研究の推進方策

LPSおよびTNF-alphaがFABP4/5DKOマウスとコントロールマウス由来の単離心筋培養の収縮能・拡張能とグルコース代謝・脂肪酸代謝に影響を及ぼすか、比較検討する。次に、FABP4/5 DKOマウスモデルに、より生理的なモデルであるCLP(cecum ligation and puncture)を作成し、生命予後、心機能、血中グルコース・インスリンレベルを中心に野生型マウスと比較検討する。上記が終了したのち、FAT/CD36(fatty acid translocase)ノックアウトマウスを用いて同様の実験を実施する。FAT/CD36ノックアウトマウスも脂肪酸代謝が障害され、心筋の糖代謝が著しく亢進するマウスモデルである。これら二つのノックアウトマウスを使用することで、心筋の糖代謝亢進が重症敗血症時の心機能維持に大きく貢献することをより一般化する。

次年度の研究費の使用計画

申請した実験を実施するために多数のマウスの飼育・繁殖が必要であり食餌・光熱費などの維持費が必要である。モデルマウス作成のためにLPSを大量に使用する。免疫染色のために抗体と免疫染色キット(ABCキット)を使用する。アイソトープは日本メジフィジクス・パーキンエルマーより購入する。グルコースは簡易測定キット、インスリン・iNOS・PAI-1はELISAキット、サイトカインはCytometric bead array (CBA) で測定する。心筋培養のために、コラゲナーゼ、トリプシン、培養液、血清、細胞用ディッシュが必要である。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (19件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] PPARgamma in Capillary Endothelia Promotes Fatty Acid Uptake by Heart During Long-term Fasting.2013

    • 著者名/発表者名
      Goto K, Iso T, Hanaoka H, Suga T, Hattori A, Irie Y, Shinagawa Y, Matsui H, Syamsunarno MRAA, Matsui M, Haque A, Arai M, Kunimoto F, Yokoyama T, Endo K, Gonzalez FJ, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      J Am Heart Assoc.

      巻: 2(1) ページ: e004861

    • DOI

      10.1161

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 術後の血管系合併症-その診断と対策 術後の肺動脈塞栓 治療のコツ2013

    • 著者名/発表者名
      猪瀬崇徳,宮崎達也,鈴木茂正,田中成岳,国元文生,桑野博行
    • 雑誌名

      臨床外科

      巻: 68(2) ページ: 158-163

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stearoyl-CoA Desaturase-1 (SCD1) Augments Saturated Fatty Acid-Induced Lipid Accumulation and Inhibits Apoptosis in Cardiac Myocytes.2012

    • 著者名/発表者名
      Matsui H, Yokoyama T, Sekiguchi K, Iijima D, Sunaga H, Maniwa M, Ueno M, Iso T, Arai M, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      PLoS One.

      巻: 7(3) ページ: e33283

    • DOI

      10.1371

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Azelnidipine inhibits Msx2-dependent osteogenic differentiation and matrix mineralization of vascular smooth muscle cells.2012

    • 著者名/発表者名
      Shimizu T, Tanaka T, Iso T, Kawai-Kowase K, Kurabayashi M.
    • 雑誌名

      Int Heart J.

      巻: 53(5) ページ: 331-335

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Necrotizing fasciitis following psoas muscle abscess caused by hypermucoviscous Klebsiella pneumoniae.2012

    • 著者名/発表者名
      Mita N, Narahara H, Okawa M, Hinohara H, Kunimoto F, Haque A, Saito S, Oshima K.
    • 雑誌名

      J Infect Chemother

      巻: 18(4) ページ: 565-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ICU患者における血清マグネシウムイオン値と重症度の関連2012

    • 著者名/発表者名
      楢原創,金本匡史,大川牧生,日野原宏,国元文生,齋藤繁
    • 雑誌名

      ICUとCCU

      巻: 36(6) ページ: 445-450

    • 査読あり
  • [学会発表] Capillary endothelial Fatty Acid Binding Protein 4 and 5 play a critical role in fatty acid uptake in heart and skeletal muscle.2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iso
    • 学会等名
      第90回 日本生理学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130327-20130329
  • [学会発表] Glucose Uptake in the Heart of FABP4/5 Double Knockout Mice is Promoted by Allosteric and Post-transcriptional Regulation of Glycolytic Pathways2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iso, Hiroki Matsui, Motoaki Sano, Takako Hishiki, Yoshiko Nagahata, Makoto Suematsu, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Defective Fatty Acid Uptake through Capillary Endothelial Cells of Heart and Skeletal Muscle Induces Prominent Fatty Liver2013

    • 著者名/発表者名
      Mas Rizky A.A Syamsunarno, Tatsuya Iso, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Detrimental effects of FABP4 and FABP5 Deletion on Hepatic Energy Metabolism after Prolonged Fasting2013

    • 著者名/発表者名
      Mas Rizky A.A Syamsunarno, Tatsuya Iso, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Differential Expression of FABP4 and FABP5 Isoforms in Macrophages during the Development of Atherosclerosis2013

    • 著者名/発表者名
      Aiko Enoura,Tatsuya Iso, Harumi Ogura, Hiroki Matsui, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] GPIHBP1, an Endothelial Binding Site for Lipoprotein Lipase and Chylomicrons, is Induced by Peroxisome proliferator-activated receptor- ϒ in Cardiac Fibroblasts2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Takahashi., Tatsuya Iso, Hiroki Matsui, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Circulating Fatty Acid Binding Protein 4 is an early marker for Acute Myocardial Infarction2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Ohyama, Tatsuya Iso, Kuniko Masuda, Shuntaro Tamura, Makoto Murata, Kosaku Goto, Ryuichi Funada, Norimichi Koitabashi, Noriaki Takama, Masahi Arai, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Differential Time-dependent Changes in Fatty Acid Binding Protein Isoforms Levels in Patients with Acute Myocardial Infarction and Acute Heart Failure2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Ohyama, Tatsuya Iso, Kuniko Masuda, Shuntaro Tamura, Makoto Murata, Kosaku Goto, Ryuichi Funada, Norimichi Koitabashi, Noriaki Takama, Masahi Arai, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Fibroblast growth factor 23 inhibits osteogenic differentiation of vascular smooth muscle cells: A protective role against vascular calcification.2013

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Nakahara, Keiko Kawai-Kowase, Hiroki Matsui, Tatsuya Iso, Toshihiro Utsugi, Shoichi Tomono,Ogawa A., Norio Kanesawa, Masashi Arai, Kurabayashi M.
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] Quantification of Cardiac Energetic Substrates in the Development of Heart Failure Induced by Pressure-overload in Mice2013

    • 著者名/発表者名
      Norimichi Koitabashi, Masaru Obokata, Aiko Yamaguchi, Mas Rizky A.A Syamsunarno, Kosaku Goto, Tatsuya Iso, Masashi Arai, Hirofumi Hanaoka, Yoshito Tsushima, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第77回 日本循環器学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      20130315-20130317
  • [学会発表] 塩酸ピルジカイニド中毒により心室頻拍を呈した1例2013

    • 著者名/発表者名
      村田将人,萩原周一,金子稔,青木誠,古川和美,中村卓郎,大山良雄,田村遵一,国元文生,大嶋清宏
    • 学会等名
      第40回 日本集中治療医学会学術集会
    • 発表場所
      松本
    • 年月日
      20130228-20130302
  • [学会発表] L-FABPによる腎機能低下の早期診断における有用性2013

    • 著者名/発表者名
      柳澤晃広,楢原創,金本匡史,大川牧生,戸部賢,高澤知規,日野原宏,門井雄司,国元文生,齋藤繁
    • 学会等名
      第40回 日本集中治療医学会学術集会
    • 発表場所
      松本
    • 年月日
      20130228-20130302
  • [学会発表] 重症患者栄養管理のエビデンスとプラクティス2013

    • 著者名/発表者名
      国元文生
    • 学会等名
      第40回 日本集中治療医学会学術集会
    • 発表場所
      松本
    • 年月日
      20130228-20130302
  • [学会発表] Fatty Acid Binding Protein 4 and Fatty Acid Translocase are Induced by Notch Signaling via Induction of PPARγ in Capillary Endothelial Cells in Heart After Long Time Fasting2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iso, Naoto Yajima, Tomoka Kawaguchi, Kyosuke Takeshita, Hiroki Matsui, Kosaku Goto, Tomoyuki Yokoyama, Masahiko Kurabayashi.
    • 学会等名
      Annual meeting of American Heart Association
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20121103-20121107
  • [学会発表] Long-Chain Fatty Acid Elongase, Elovl6, is Crucial for Vascular Smooth Muscle Cell Proliferation Underlying Neointimal Hyperplasia2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Sunaga, Hiroki Matsui, Tomoyuki Yokoyama, Saki Anjo, Tatsuya Iso, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      Annual meeting of American Heart Association
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20121103-20121107
  • [学会発表] Fibroblast Growth Factor 23 Inhibits Osteogenic Differentiation of Vascular Smooth Muscle Cells: A Protective Role Against Vascular Calcification.2012

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Nakahara, Keiko Kawai-Kowase, Hiroki Matsui, Tatsuya Iso, Toshihiro Utsugi, Shoichi Tomono, Masashi Arai, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      Annual meeting of American Heart Association
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20121103-20121107
  • [学会発表] Glucose uptake in the heart of mice doubly deficient for FABP4/5 is dramatically promoted by allosteric and post-transcriptional regulation independently of insulin2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iso, Kazuhisa Maeda, Hirofumi Hanaoka, Mas Rizky, Takako Hishiki, Hiroki Matsui, Aiko Yamaguchi, Makoto Suematsu, Gokhan S. Hotamisligil, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第29回国際心臓研究学会(ISHR)日本部会総会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20121026-20121027
  • [学会発表] FABP4 and FAT/CD36 are induced by Notch Signaling via Induction of PPARgamma in Capillary Endothelial Cells in Heart after long time fasting2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Iso, Naoto Yajima, Kyosuke Takeshita, Hiroki Matsui, Kosaku Goto, Tomoyuki Yokayama, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第29回国際心臓研究学会(ISHR)日本部会総会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20121026-20121027
  • [学会発表] PPARgamma in Capillary Endothelia Promotes Fatty Acid Uptake by Heart During Long-term Fasting2012

    • 著者名/発表者名
      Kosaku Goto, Tatsuya Iso, Hirofumi Hanaoka, Frank Gonzalez, Masahiko Kurabayashi
    • 学会等名
      第29回国際心臓研究学会(ISHR)日本部会総会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      20121026-20121027
  • [図書] 血管新生研究の最先端 「Notchシグナル」2013

    • 著者名/発表者名
      磯 達也
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      医薬ジャーナル社

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公開日: 2014-07-24  

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