Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

heme oxygenase / Oxygen carrier / Hemoglobin / microcirculation / nitric oxide / bilirubin / carbon monoxide / Kupffer cells / NO / CO / 微小循環 / ヘモグロビン / バイオイメージング / ビリルビン / hme oxygenase / リポソーム / 一酸化炭素 / 酸素 / ヘムオキシゲナーゼ / シトクロームP450 / 肝臓

肝臓・網内系は修飾ヘモグロビン(Hb)の主要な代謝コンパートメントである。ショック病態で救急救命に使用できる酸素運搬体はこれらの病態においても肝臓の恒常性を維持しつつ循環動態を改善できるスペックを持つ必要がある。本研究ではショック病態の肝臓ではヘムの分解代謝の動態が劇的に変動し、通常では考えられないような速度で肝臓に取り込まれたヘムがbilirubinに変換されることを明らかにした。これはストレス応答によりヘム分解酵素であるheme oxygenase (HO)-1が肝臓実質とKupffer cellで誘導されるためである。このような状況で肝臓に大量のHbが負荷されると肝臓の血流と胆汁を維持しているCOが捕捉、消去されてしまうため、血流低下や胆汁低下を来たすことが明らかになった。ヘモグロビン(Hb)を径250ミクロン大のliposomeに封入、表面をpolyethylene glycolで修飾して、血小板活性化能のない新規脂質で安定化させた試料を投与すると、そのような急速なヘムの分解や分解系酵素の誘導が抑制され、肝臓の血流や胆汁分泌が維持された。またビリルビンの表面修飾によりNOによるHbのメト化も部分的に抑制された。本研究ではHb-based oxygen carrierを体内投与した際に生じうる血管内皮細胞の機能変動をin vivoで評価する系としてNOのbioimaging技術を確立し、腸間膜における血管内皮細胞由来のNOのリソースについて重要な知見を得た。これまでNOのリソースは血管内皮と神経系と考えられてきたが、我々の得た知見は赤血球から供給されるリソースの存在を示唆するものであった。このような知見からHbを修飾した酸素運搬体ではこのような血流代償作用が期待できないことが示唆され、リポソーム型の場合であっても、血管内空間でリサイクルされるNOにどの程度の影響を与えるのかをさらに詳細に解析していく必要があると考えられた。

一酸化炭素 / 一酸化窒素 / ヘムオキシゲナーゼ / 微小循環 / 伊東細胞 / 肝臓 / 胆汁うっ滞 / ビリルビン / heme oxygenase / 一酸化窒素ラジカル / cGMP / 肝類洞循環

新年度末に明らかになった内因性一酸化炭素(CO)による肝血管抵抗の調節作用を示す成績から、COの作用部位の特定を明らかにするため、肝実質細胞,類洞内皮細胞,伊東細胞を初代培養し、CO,NOによるcyclic GMPの反応を検討した。その結果、伊東細胞は可溶性グアニレートシクラーゼ活性が極めて高く、CO数μMに反応してcGMPが上昇することが示された。一方分離灌流肝を用いた系において、COの生成酵素であるヘムオキシゲナーゼの阻害剤を投与すると肝血管抵抗が上昇するのに伴い、類洞血管の不連続性狭小化が起こること,狭小化部位に一致して伊東細胞が局在することが明らかとなった。以上のことから、類洞のトーヌスが肝実質から生成されたCOが伊東細胞に作用し、cGMP依存性に調節されることが示された。肝実質細胞のCOはそれ自身に作用し、何らかの生物活性を発揮する可能性が考えられるが、ヘムオキシゲナーゼが胆汁色素の代謝のkey Enzymeであることを考慮し、COが胆汁流量の調節因子である可能性の検証を試みた。ラット分離灌流肝において、ヘムオキシゲナーゼ阻害剤Zinc protoporphyrin IXの投与により胆汁流量は灌流液中に胆汁酸が存在するときに有意な増加を示した。また肝細胞における胆汁排泄のmotivation forceとなる毛細胆管の収縮間隔を、培養肝細胞のtime-lapse video microscopy で解析したところCOの抑制により収縮回数の増加が認められた。しかしながらこの現象にはcGMPの関与は否定的であり、一方、細胞内ATP量がヘムオキシゲナーゼの阻害により上昇することから、現在COが細胞内ATPを変動させ、K^+チャネルの機能を変化させる可能性を検討している。

【研究分担者】
武岡真司	早稲田大学	理工学部	助教授	(Kakenデータベース)
森崎浩	慶應義塾大学	医学部	専任講師	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
渡辺勲史	東海大学	医学部	助教授	(Kakenデータベース)
石村巽	慶應義塾大学	医学部	教授	(Kakenデータベース)