【研究領域課題番号】18K08339 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

炎症 / 細胞外ヒストン / Immunothrombosis / 好中球 / 血小板 / Mac-1 / 糖尿病 / 血管障害 / 急性炎症 / DAMPs / ヒストン / CD11ｂ / CyTOF / ラクトフェリン / 金属同位体標識 / リン酸化 / 血栓

【研究成果の概要】

炎症における急性期蛋白のひとつである細胞外ヒストンは血栓を形成することにより臓器障害の重症化をもたらすことが知られている。我々は、細胞外ヒストンが接着因子Mac-1を介して好中球と血小板を活性化して両者を凝集させ、血管障害に寄与することを証明した。また、この病態は糖尿病においてさらに増悪するが、糖尿病では細胞外ヒストンに対する好中球の感受性が増幅し、ヒストン刺激により末梢血に動員される活性化好中球が顕著に増加することが判明した。以上より、急性炎症において細胞外ヒストンは、Mac-1をkey mediatorとして血小板-好中球凝集を来し血管障害の重症化に寄与する可能性が示唆された。

【研究の社会的意義】

免疫学的機序による血栓形成メカニズムであるImmunothrombosisの制御異常により、敗血症やCOVID-19の重症化がもたらされる。Immunothrombosisのメディエータとして、傷害された細胞から放出される細胞外ヒストンは極めて重要な役割を果たす。我々は細胞外ヒストンが、接着因子Mac-1を介して好中球と血小板を凝集させて血管障害を起こすことを証明した。また、糖尿病において細胞外ヒストンに対する好中球の感受性が亢進してImmunothrombosisが増幅されて重症化することを証明し、Mac-1によるImmunothrombosisが治療の標的となる可能性を示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】15K09459 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒストン / 好中球 / 血小板 / Mac-1 / CD40L / PSGL-1 / 炎症 / 血栓 / 糖尿病 / Immunothrombosis

【研究成果の概要】

ヒストンは損傷した宿主細胞から放出され、炎症に伴う血栓症を惹起する。血小板の活性化はヒストン誘発性血栓症の原因であるが、好中球依存性メカニズムは未知である。好中球除去およびMac-1欠損は、ヒストンによる肺血栓塞栓症の発症を抑制しマウスの生存を延長した。我々は血漿の存在下で血小板・好中球相互作用によって誘導される血漿凝固産物を推定する濁度測定技術を利用した。ヒストンは、好中球Mac-1を直接活性化しMac-1依存的に血漿凝塊の産生を増大させ血小板・好中球複合体形成を増強した。これらのデータは、ヒストンが好中球-血小板相互作用を介してMac-1依存性の血栓塞栓症を誘導することを示している。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】11558112 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微小循環 / マイクロマシーン / 赤血球 / 血小板 / 糖尿病 / 粘弾性 / 変形能 / 原子間力顕微鏡 / 血栓

【研究成果の概要】

マイクロマシーニング技術を利用して透明な石英ガラスに毛細血管、細動静脈レベルのマイクロチャネル小血管モデルを形成し、加圧負荷により流路内に定常流を与えるin-vitro実験システムを構築した。流動赤血球の変形状態を顕微鏡下で高速度ビデオ録画し、撮像画像の画像処理により流速と変形能(パラシュート状に変形した赤血球の長軸方向と短軸方向の長さ比)を求めた。また、原子間力力顕微鏡(AFM)により赤血球単体のフォースカーブを測定し、Hooke及びHertzモデルを適用して赤血球のバネ定数とヤング率を求めた。マイクロチャネル内を流動する赤血球の変形能は流速(壁ずり速度)に依存するが、低流速域で変形能上昇、中流速域で漸増傾向を示し、高流速域では変形飽和傾向すなわち変形限界に達する。健常例に比べて糖尿病赤血球では変形能が低く、中流速域で既に変形限界に達する。高脂血症の赤血球でも同様な特性を示した。ラット腸間膜微小循環を対象にしたin-vivo観測でも糖尿病赤血球の変形能は健常群に比べて有意に低下し、変形能と血糖値及びHbA1cとの間に負の相関を示し、高血糖状態の変形能は有意に低下する。また、高脂血症ではコレステロール値と変形能の間に負の相関が得られ、コレステロール化促進に伴い変形しにくくなることが認められた。AFMによる赤血球単体のバネ定数とヤング率は、グルタールアルデヒド硬化赤血球及び糖尿病赤血球ともに健常例より有意に高値を示し、赤血球膜の硬化あるいは赤血球実質の弾性低下が示された。一方、微小循環における血小板凝集粘着、血栓形成の発生機序と血栓抑制の薬理効果を解明するために、光感受性物質とレーザ光化学反応で産生される活性酸素による血栓形成法を導入し、対象部位の血流動態をビデオカメラで撮像後、血小板粘着・血栓形成による血管閉塞部の面積、血管径の経時変化、閉塞時間などを画像解析から求めた。これより血管内皮傷害と血小板粘着能の活性化を反映する指標、血小板粘着凝集能及び凝固系の活性化を反映する指標、血栓進行・血管完全閉塞を表す指標を評価し、ラット腸間膜in-vivo実験において糖尿病群で血栓形成が早期に起こることを明かにしている。また、スカベンジャーを用いて活性酸素種の血小板粘着・凝集及び血管閉塞への関与を討した結果、活性酸素種によって血小板の粘着凝集が異なる様相を呈することを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】12,400千円 (直接経費: 12,400千円)