水素吸入が敗血症の腸管損傷を軽減し生存率を改善

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結論

水素吸入は敗血症の腸管損傷を軽減し、生存率を改善した。

研究の背景と目的

敗血症は感染による重篤な全身反応で、多臓器不全を引き起こし死亡率が非常に高い。特に腸管損傷は重要な問題であり、腸管の透過性が増し細菌が体内へ侵入することが知られている。これまでに、水素ガスが抗炎症、抗酸化作用を持ち、敗血症による臓器損傷を軽減することが示されているが、その詳しいメカニズムは未解明であった。そこで本研究では、水素吸入が敗血症時の腸管損傷をどのように改善するのか、プロテオミクス技術を用いて分子レベルで解析することを目的とした。

研究方法

• 対象者：C57BL/6Jマウス、雄、8週齢、360匹を用いた。
• 介入方法：盲腸結紮穿刺法（CLP）により敗血症を誘発し、手術後1時間および6時間目からそれぞれ1時間ずつ2％の水素を吸入させた。
• 対照群の設定：手術のみで水素を吸入させない敗血症群、模擬手術（Sham）群、水素吸入のみ（Sham+H2）群を設定。
• 評価方法：7日間の生存率、血液と腹腔洗浄液中の細菌数測定、腸管の組織学的評価（HE染色）、腸管バリア機能（FITC-dextran透過性）、タイトジャンクションタンパク質の発現（Western blot法）、プロテオミクス解析（iTRAQ技術を用いたLC-MS/MS法）を実施。

研究結果

• 水素吸入群の7日間生存率は敗血症群と比べて有意に改善（30％→60％、p<0.05）。
• 血液・腹腔内の細菌数が水素吸入群で有意に低下。
• 腸管の組織的損傷が水素吸入群で有意に軽減され、病理スコアも改善。
• 腸管バリア機能（透過性）が水素吸入群で有意に改善。
• 腸管タイトジャンクションタンパク質（Occludin, ZO-1）の発現が水素吸入群で有意に増加。
• プロテオミクス解析で4194種のタンパク質を定量、うち199種が水素治療効果に関連して発現変動。
• 主な関連経路は甲状腺ホルモン合成、窒素代謝、消化吸収経路（ビタミン、タンパク質、脂肪）。
• Western blotでSAA1、NDRG1、DMBT1、IRS2タンパク質の発現が水素吸入群で有意に減少。
• 考察では、これらのタンパク質が炎症反応の抑制や腸管免疫機能の改善に関与している可能性を示唆している。

Appendix（用語解説）

• 敗血症：感染によって引き起こされる全身性の炎症反応で、多臓器障害や死に至る重篤な病態。
• プロテオミクス：生物試料中の多数のタンパク質を網羅的に分析し、それらの役割や機能を調べる研究手法。
• iTRAQ：タンパク質の相対的・絶対的定量が可能な同位体標識を用いたプロテオミクス技術。
• タイトジャンクション：細胞間を密接に接着し、物質の漏れを防ぐ構造。腸管の透過性制御に重要。
• FITC-dextran：蛍光色素で標識されたデキストランで、腸管の透過性測定に使用される物質。

論文情報

タイトル

iTRAQ-Based Quantitative Proteomic Analysis of Intestines in Murine Polymicrobial Sepsis with Hydrogen Gas Treatment（マウスの多菌性敗血症における水素吸入療法の腸管保護作用に関する定量的プロテオミクス解析）

引用元

Jiang, Y., Bian, Y., Lian, N., Wang, Y., Xie, K., Qin, C., & Yu, Y. (2020). iTRAQ-Based Quantitative Proteomic Analysis of Intestines in Murine Polymicrobial Sepsis with Hydrogen Gas Treatment. Drug design, development and therapy, 14, 4885–4900. https://doi.org/10.2147/DDDT.S271191

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