【研究領域課題番号】18K08894 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

敗血症性ショック / 敗血症 / テトラヒドロビオプテリン / アスコルビン酸 / 血管内皮細胞 / プテリジン / 一酸化窒素 / 一酸化窒素合成酵素

【研究成果の概要】

敗血症性ショックは、様々な治療法が進歩した救急・集中治療領域においても未だ予後不良の疾患の一つである。本研究は、敗血症におけるテトラヒドロビオプテリン (BH4)とその関連代謝物の変化を解析し、病態との関連を検討することを目的として実施した。BH4とその関連代謝物の血中濃度は、感染からの時間経過とともに変化しており、この変化は一酸化窒素の産生量や病態の変化と関連していることが示唆された。また、敗血症モデルマウスに対し、BH４の酸化防止目的にアスコルビン酸(AsA)の投与を行った結果、生存率が改善した。

【研究の社会的意義】

本研究による成果は、未だ死亡率の高い敗血症性ショックの病態メカニズムの解明につながる。病態メカニズムが解明されることで、これまでは対症療法が主体であった敗血症に対する臨床診療においても、BH4とその関連代謝物を指標とした新しい治療法の確立が期待でき、これによって死亡率の低下を実現できる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】神経化学・神経薬理学

【研究領域課題番号】15500267 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

carbon monoxide / nitric oxide pial / microcirculation / NO imaging / diaminofluorescein / nitric oxide / pial microcirculation / nitric oxide synthase

【研究成果の概要】

ガス状メディエータは生体内で生成される低分子で細胞膜を他の物質に比べて容易に通過して蛋白質や脂質・糖質・核酸などの他の生体構成成分と特異的に結合する分子群である。このような分子群のうち一酸化窒素(NO)や一酸化炭素(CO)のみならず、生体内でcysteineの分解にともなって生成される硫化水素(H_2S)が神経伝達や血管弛緩に関わる新しい分子として注日されている。本研究はCOやNOやH_2Sのガス分子が高レベルで存在する脳組織をモデルに、これら複数のガス分子が生物活性を発揮するメカニズム及び神経・血管系におけるガス分子の生成及び受容機構を包括的に解明することを目的とした。我々は、これまでにラット脳をモデルとした脳微小循環実験系においてCOが血管収縮性作動物質として作用するという証左を得た。つまり脳実質に高発現する構成型CO産生酵素であるheme oxygenase(HO)-2由来のCOを抑制すると細動脈の拡張が起こりCOを添加すると収縮が起こること見い出した。しかしながら、これらのガス分子が生体内で統合的にどのように生理活性調節を行っているかのメカニズムは未解決である。脳は自律神経支配に極めて乏しい組織でありneuromodulatorとして確立されつつあるCOやH_2Sのガス分子がアセチルコリン、コリン非依存性のvascular regulatorとして作用している可能性を探究することを目的とし、実験を進めた。本研究期間の主な成果としては、ラット脳表微小循環においてのNO産生量をin vivoで視覚化するため、蛍光NO指示薬であるdiaminofluorescein diacetate (DAF-2DA)を用いたreal-timeでのNO-imaging実験系を構築した。その結果HO阻害剤であるzinc protoporphyrin IX(ZnPP)の脳表灌流により、脳表細動脈壁および細静脈壁におけるNO産生量の増加が観察された。このことから、定常状態のラット脳表微小循環では、恒常的に産生されるCOがNO合成酵素の活性を阻害している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】2,400千円 (直接経費: 2,400千円)

【研究分野】内科学一般

【研究領域課題番号】10557050 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

内皮細胞 / 一酸化炭素 / 一酸化窒素合成酵素 / ポジトロン断層法 / 動脈硬化症 / カルシウムイオノフォア / TGF-β / 一酸化窒素 / カルシウム

【研究成果の概要】

高血圧症、糖尿病、高脂血症等の成人病による血管合併症の早期発見は臨床上極めて重要な課題である。これまで、動脈硬化症の臨床診断法は、動脈硬化病変がかなり進展した段階で初めて検出される点、手法によっては侵襲性がかなり高い点等の数多くの問題点を有している。そこで本研究は、動脈硬化病変の早期異常としてNO合成酵素(NOS)活性の低下に注目し、最近新しい核医学診断法として脚光を浴びているポジトロン断層法(PET)によるNOS活性の評価という新しいアプローチにより、動脈硬化病変の早期診断法の開発を目指すものである。
本研究により、
1.NOS阻害剤L-NAMEの^3H及び^<11>Cによる標識化に成功した。
2.^3H-L-NAMEを用いて、培養内度細胞へのL-NAMEの取り込みが、NOS活性を亢進させる血清刺激、TGF-β添力加により有意に増加することが明らかになった。
3.^3C-L-NAMEをトレーサーとして、培養内皮細胞のin vitro PETイメージングが可能であることが示された。
4.カルシウムイオノフォアであるイオノマイシンの添加により、^<11>C-L-NAMEの取り込みの添加をPETイメージングとして検出することが出来た。
今後、PETを用いた生体血管の内皮機能の評価の実現のためには、更に代謝を受けにくいしNAME関連化合物の探索とそのポジトロン核種による標識化が必要であると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】11,400千円 (直接経費: 11,400千円)

【研究分野】無機化学

【研究領域課題番号】09304061 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スーパーオキシド / 一酸化窒素 / 亜鉛イオン / 蛍光プローブ / 活性酸素 / バイオイメージング / 一酸化窒素合成酵素 / スーパーオキシドディスムターゼ / 光線力学療法

【研究成果の概要】

本研究においては生体機能を探索することを目的に金属錯体のデザイン合成が行われた。金属イオンは微量で重要な生理作用を有するにもかかわらず、分子レベルでの解析は十分になされてこなかった。また薬理学観点からも金属錯体を医薬品として使用する試みもシスプラチンあるいは生体画像化プローブのGdイオンなど限られた例が知られているだけであった。本研究では生理活性の発現を目的とした下記の3項目の金属錯体について重点的に検討した。
1.生理活性種としての亜鉛イオンの動的機能解析
亜鉛イオンは生体中に鉄イオンに次いで多量に存在する金属イオンで、近年、その生理機能が注目されている。本研究は亜鉛イオンを培養細胞あるいは生体組織からバイオイメージングとして捉える事を目的に行われたもので、感度、特異性、pHに対する安定性、錯体生成速度など、いずれの点においても満足できる亜鉛生細胞プローブの開発に成功した。
2.生理活性種一酸化窒素(NO)の生体作用機序の解析
NOは免疫系、神経系、循環器系など全く異なる生体部位で異なる作用を示す。その作用機構はグアニレートサイクラーゼ酵素の活性中心にあるポルフィリンに配位することにより情報伝達物質として働いている。今回、第5配位がイミダソール、チオールおよび水素結合型チオールのポルフィリン錯体を合成し、それらのNO錯体の動的挙動と酵素機能の相関を検討した。
3.SOD活性化合物の開発とその医療への応用
スーパーオキシドが炎症に深く関係していることが報告されているが、スーパーオキシド不均化酵素(SOD)は酵素であるため細胞内への透過性も悪く、医薬品への応用は難しい状況にある。この研究ではSOD活性を有する合成小分子錯体を合成し、その活性を精査した結果、実用化への有用な知見を得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】33,000千円 (直接経費: 33,000千円)