重症のインフルエンザによる肺炎・脳症の診断・治療に関する研究：新規診断・治療に関する提案と検証

文献情報

文献番号

201225051A

報告書区分

総括

研究課題名

重症のインフルエンザによる肺炎・脳症の診断・治療に関する研究：新規診断・治療に関する提案と検証

課題番号

H24-新興-一般-001

研究年度

平成24(2012)年度

研究代表者(所属機関)

木戸　博(国立大学法人徳島大学　疾患酵素学研究センター（全国共同利用・共同研究酵素学研究拠点）)

研究分担者(所属機関)

久保田　雅也(国立成育医療研究センター・神経内科)
林　日出喜(長崎大学大学院医歯薬学総合研究科・感染防御因子解析学)
佐々木　信一(順天堂大学医学部附属浦安病院・環境医学研究所・呼吸器内科学、感染症学)
奥村　裕司(徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部、生体栄養学分野)
西村　匡司(徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部、救急医学)

研究区分

厚生労働科学研究費補助金疾病・障害対策研究分野新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究

研究開始年度

平成24(2012)年度

研究終了予定年度

平成26(2014)年度

研究費

24,445,000円

研究者交替、所属機関変更

-

研究報告書（概要版）

研究目的

重症インフルエンザの主な病因は、血管内皮細胞障害による透過性亢進である。インフルエンザ脳症、肺炎の病態解明から、血管内皮と臓器に誘発されるインフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼサイクルが、血管内皮細胞障害と多臓器不全の主原因であることを解明した。本プロジェクトはその詳細を明らかにして重症化機序と治療法を解明する。　
重症化治療標的として、感染によるミトコンドリア機能低下とATP産生低下の改善に取り組んだ。糖代謝の低下がpyruvate dehydrogenase (PDH)の活性低下に由来することを見出し、PDH活性化剤を検討した。脂質代謝ではcarnitine palmytoyltransferase IIの活性低下が脳症患者で好発するため、転写促進剤のBezafibrateでATPレベルの改善を試みた。重症度診断に末梢血ATP測定が有用である事を見出しており臨床検体で検証する。

研究方法

1. 【重症化モデル動物実験】によるインフルエンザ―サイトカイン―プロテアーゼサイクルの検証、Flu Alarmin検索、治療薬の検証。
2. 【培養細胞実験系】による上記サイクルを検証した。さらにFlu Alarmin検索と感染関連遺伝子約100種類の発現パターン変化を調査
3. 【MSPL/TMPRSS13ノックアウトマウスでの感染実験】高病原性鳥インフルエンザウイルス感染におけMSPL/TMPRSS13プロテアーゼ遺伝子の意義解明を実施
4.【インフルエンザ脳症患者臨床検体】Flu Alarmin解析として、乳酸/ATP比を検討
５．【ICU入室患者の臨床検体】Flu Alarmin解析をATP測定とAPACHE IIスコアで比較検討
６．【呼吸器内科の臨床検体】インフルエンザ感染患者検体のサイトカイン、乳酸/ATP比を検討

結果と考察

1. 【重症化モデル動物実験】致死性重症化はインフルエンザーサイトカインープロテアーゼサイクルにより、血管内皮細胞障害が現れることをPR8株で証明したが、他のウイルス株でも証明した。Flu Alarminの同定：感染初期のサイトカイン、ケモカイン、IL-33、PDH 活性低下、感染中期の血中Trypsin、MMP-9、乳酸/ATP比、Acylcarnitine、好中球比の増加が同定された。重症化の治療薬と予防薬の提案：重症化に先立つPDH活性低下とこれを導くPDH Kinase(PDK) 4の増加が糖代謝破綻を導くことを見出し、PDK4阻害剤の有効性を証明した。糖代謝破綻に連動した脂質代謝破綻を補正するBezafibrateの有用性を見出した。
2. 【培養細胞実験系】293T細胞に強制発現させたEnterokinase (EK)はヒトトリプシノーゲン(hPRSS3-v2)を活性化することを示した。
3. 【MSPL/TMPRSS13ノックアウトマウスの感染実験】KKKRモチーフ高病原性鳥インフルエンザウイルスの場合、ノックアウトマウスでウイルス増殖できず、ウイルス増殖へのTMPRSS13/MSPL関与を証明した。
4.【インフルエンザ脳症患者臨床検体】インフルエンザ脳症患者のIL-33, 血中ATP, 乳酸、乳酸／ATP比解析を行い、乳酸／ATP比は急性脳症急性期で高値、回復期で正常化するパターンが確認された。
５．【ICU入室患者の臨床検体】集中治療部入室翌日の値はATPでは生存者と死亡者で差を認めなかったが、乳酸／ATP比は死亡患者で悪化傾向にあった。特に乳酸／ATP比の予後判定予測が最も良かった。
６．【呼吸器内科の臨床検体】患者血清と気管支肺胞洗浄液検体から各種バイオマーカー検査体制を整え、今後も検討を続けて行く。

結論

インフルエンザ─サイトカイン─プロテアーゼサイクルの解析の結果、感染によって増加するTrypsinogen、Pro-MMP-9と共にEnterokinaseも増加し、これら3種の相乗効果が重症化に関与していると示唆された。MSPL/TMPRSS13ノックアウトマウスの実験から、高病原性鳥インフルエンザKKKR配列H5N1ウイルスの増殖には主にTMPRSS13/MSPLが係わっていると推定された。感染重症化に伴うFlu Alarminとして、乳酸/ATP比は重症化に伴う有意な変化が見らた。感染の重症化で見られる糖代謝破綻は、Pyruvate Dehydrogenase kinase 4 (PDK4)の増加によることを明らかにした。治療薬として各種PDK4阻害剤の有効性が証明された。小児のインフルエンザ脳症では、熱不安定性CPT II遺伝子多型が見いだされ、治療にはCPT IIの転写を促進するBezafibrateの有効性が示された。