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研究者の方へ

千葉大学大学院医学研究院 救急集中治療医学は 救急集中治療に関連する様々な問題を研究し,その成果を臨床応用しようと考えております.
是非,救急集中治療医学の研究に興味がある大学生,大学院生,研究者の方々はお気軽にご連絡ださい.
以下,最近の研究成果です.

敗血症病態における免疫担当細胞のオートファジーとアポトーシスの役割

大網毅彦
Suppression of T Cell Autophagy Results in Decreased Viability and Function of T Cells Through Accelerated Apoptosis in a Murine Sepsis Model. Crit Care Med. 2017; 45:e77-e85.

オートファジーは生命維持に欠かせない蛋白分解機構の一種で,「自食」とも呼ばれる細胞内浄化システムです.東京工業大学の大隅教授が2016年度ノーベル生理医学賞を受賞したこともあり,近年脚光を浴びている分野です.敗血症は細胞機能が破綻した結果として臓器不全から死に至る病態ですが,敗血症の病態にオートファジーが関わっているという知見が当教室を始め次々と報告されています.今回注目したのは,敗血症の亜急性期に問題となる免疫麻痺の病態に深く関わっているとされるCD4+ T細胞です.特にオートファジーとアポトーシスの間にあるクロストークを明らかにするために,遺伝子工学でオートファジーを欠損させた敗血症モデルマウスを使って実験を行いました.その結果,敗血症の病態でT細胞のオートファジーはアポトーシスとのクロストークを介してプログラム細胞死を抑制しており,生体保護的に働いている可能性が示唆されました.オートファジーを抑制することによりアポトーシスが亢進していたことから,今後オートファジー機構活性化による免疫麻痺の改善を企図した敗血症治療への応用が期待されます.

Optimization of procedures for connecting the CRRT device into the ECMO circuit
(ECMO回路にCRRT回路を接続する最適な方法の検討)

ECMO患者におけるCRRT施行率は50-60%に及ぶが,CRRT をECMO 回路へ安全に接続する方法は未だ確立されていない.今回,圧の面から最適な施行方法を検討すべく本研究を行った.【方法】送脱血管,遠心ポンプ,人工肺およびリザーバーと水を用いてECMO回路を作成した.ECMO流量および高低差を変化させ,ECMO回路内圧を測定した.耐圧チューブおよび高流量三方活栓を用いて,ポンプ前後にバイパス回路を作成し,ECMO流量を変化させた際のバイパス回路内圧,バイパス回路へ接続したCRRTの圧を測定した.更に,成人患者に対し施行中のECMOにおいて検証した.尚,CRRTを安全に接続出来る場所の圧は0-150mmHgと定義した.【結果・考察】ECMO回路内圧のうちポンプ前の圧は陰圧となり,ポンプ後・人工肺後の圧はECMO流量を増加させた際に150mmHgを超えた.バイパス回路内圧はポンプ前後の圧の間を線形に変化し,ECMO流量や高低差を変化させても65-104mmHgの範囲に収まる場所が存在した.同部位へ接続したCRRTの圧も警報内であった.臨床症例においても同様の結果が得られた.以上より,ECMOのポンプ前後に作成したバイパス回路には,CRRT接続に適した圧の場所が存在した.また,適切な圧の場所はバイパス回路両端の圧より予測し得た.【結論】バイパス回路へのCRRT接続がより安全で,最適な方法となり得る.

Medical Emergency Teamの活動に関する研究

Timing and location of medical emergency team activation is associated with seriousness of outcome: an observational study in a tertiary care hospital

病院内における患者の急激な容態変化は稀な出来事でなく, 患者の予後を改善するためには迅速で適切な対応が重要となります. 当院では救急科・集中治療部医師を中心にMedical Emergency Team (MET)を構築し, 院内急変患者が発生した際に要請を受け現場での救命活動を開始するシステムを2012年2月より導入しました. 2015年1月までの3年間, 336件のMET活動を経験し, そのデータを基にMET活動の時間帯・場所と急変患者の重症度について解析を行いました. その結果, 準夜帯や夜間帯の要請では日勤帯の要請に比較し重症患者の割合が高く, 検査室や造影室, 手術室や透析室などのmedical spaceが重症患者のリスクとなることが示されました.
重症患者の予後改善のためには重症患者を適切に早期に認知することが重要です. 今後は院内急変患者の転機改善により効果的となるMET活動の確立することを目標に, 今回明らかとなった重症患者発生の時間帯・場所の要素と, モニタリング体制や定期観察などの監視の要素との相関の解析など, さらなる研究をすすめる方針です.

Purpose: The medical emergency team (MET) can be activated anytime and anywhere in a hospital. We hypothesized the timing and location of MET activation are associated with seriousness of outcome.
Materials and Methods: We tested for an association of clinical outcomes with timing and location using a university hospital cohort in Japan (n=328). The primary outcome was short-term serious outcome (unplanned ICU admission after MET activation or death at scene).
Results: Patients for whom the MET was activated in the evening or night-time had significantly higher rates of short-term serious outcome than those for whom it was activated during the daytime (vs. evening: adjusted OR = 2. 53, 95% CI = 1.24–5.13, P = 0.010; night-time: adjusted OR = 2.45, 95% CI = 1.09–5.50, P = 0.030). Patients for whom the MET was activated in public space had decreased short-term serious outcome compared to medical spaces (public space: adjusted OR = 0.19, 95% CI = 0.07–0.54, P = 0.0017). Night-time (vs. daytime) and medical space (vs. public space) were significantly associated with higher risks of unexpected cardiac arrest and 28-day mortality.
Conclusions: Patients for whom the MET was activated in the evening/night-time, or in medical space, had a higher rate of short-term serious outcomes. Taking measures against these risk factors may improve MET performance.

本研究は,公益財団法人 聖ルカ・ライフサイエンス研究所 平成28年度 臨床疫学等に関する研究助成金の助成を受けて行った研究成果です.

ICU退室後転帰を予測する退室後所見についての研究

ICUにおける急性期治療が成功しても,他の患者層と比較して退院後死亡が多いなど,退室後転帰が不良なことも少なくありませんICU退室時には臓器障害などの臨床所見が改善しても持続的な非顕性炎症を伴うことが多く,死亡率の上昇と関連することが報告されています.我々はICU退室時の生理学的指標および検査所見を収集・解析し,ICU退室後転帰を追跡することで,ICU退室後死亡を予測する退室時所見を見出しました.
多変量解析の結果,ICU退室時SOFA (sequential organ failure assessment) score・プロカルシトニン値・アルブミン値がICU退室後90日死亡と関連し,SOFA scoreやプロカルシトニン値が高いもしくはアルブミン値が低い状態でICUを退室する場合,生存期間が短くなる危険性が高いことがわかりました.さらにこれらを組み合わせることでより正確に診断可能となることもわかりました.
こうしたハイリスクな患者さんを見分けることで,集中治療が終了後もなお急性期治療を続けて行くことができます.ひいては,ICUに入室した患者さんの長期予後を改善していくのに役立てていきたいと考えています.

急性肝不全に対する人工肝補助療法の有効性に関する研究

劇症肝炎をはじめとする急性肝不全は,いまだ死亡率の高い病態です.特に,昏睡型急性肝不全,亜急性型の場合,肝移植を行わねば救命できないことも少なくありません.当科ではかつてより,急性肝不全に対する人工肝補助療法の研究を続けてきました.1992年,それまで行っていた血漿交換 (PE) に持続的血液濾過透析 (CHDF) を組み合わせて施行して以来,slow PE やHigh-flow CHDFなどの工夫を積み重ね,現在ではオンラインHDFを中心とした人工肝補助療法を行っています.これによって,最近3年間の昏睡型急性肝不全12例中11例で,肝性昏睡からの意識覚醒が得られています.我々は,厚生労働科研:難治性の肝胆道疾患に関する調査研究班,血液浄化法の有効性評価を目的としたワーキンググループにおいて,これらの内容をまとめ,全国の肝不全治療施設に向けて発信しています.今後は,より有効な肝不全治療を確立できるよう,研究を続けていきます.
藤原慶一,織田成人,安部隆三,横須賀收,他:急性肝不全に対する人工肝補助療法についての提言:high-flow CHDF, On-line HDFによる意識覚醒率向上の認識とその全国標準化の必要性.肝臓 55(1), 79-81, 2014.

オートファジー関連IRGM遺伝子多型と重症敗血症患者の転帰との関連

オートファジーは自食を意味する細胞内タンパク分解機構の一種であり,障害を受けたミトコンドリアなどの不要な細胞小器官の分解,病原微生物の排除などの役割が確認されています.当教室でこれまで行ってきたオートファジーの敗血症への関与についての先行研究に基づき,オートファジー関連一塩基多型の一つであるIRGM(+313) (rs10065172, c.313C>T)と重症敗血症患者の転帰への影響を調べました.また,リポポリサッカライド(LPS)によるex vivo刺激下でのIRGM(+313)遺伝子の発現量に関しても検討しました.その結果,IRGM(+313)のTT homozygotesが重症敗血症患者の転帰不良に関係があることが判明しました.また,健常人の全血をLPSで刺激した時のIRGM遺伝子発現が,TT homozygotesでは,他のgenotypeに比し有意に抑制されていることがわかりました.したがって,IRGM(+313) TT homozygotesは重症敗血症患者の転帰悪化をもたらしている可能性があります.私たちは,より重症化しやすい敗血症患者および従来の治療では救命困難な敗血症患者の救命率を向上させるべく,研究を続けています.

細菌性髄膜炎の診断における髄液中IL-6測定の有用性

細菌性髄膜炎は死亡率が高く,また,生存例でも神経学的予後が不良な疾患です.一般に細菌性髄膜炎は,髄液細胞数の上昇によって診断しますが,診断に難渋することがあります.私たちは髄液中IL-6値も著明に上昇する傾向があることを見出だし,詳細な解析を行いました.その結果,髄液中IL-6値は,髄液中の他の検査項目と比べて細菌性髄膜炎の診断に最も有効であることが判明しました.さらに神経学的転帰の指標であるGlasgow Outcome Scale(GOS)と,髄液中IL-6値には相関があることがわかり,早期に神経学的転帰を予測できる可能性も示唆されました.現在当科では臨床において髄液中IL-6測定を行い,診療に活用しています.

マウス盲腸結紮穿孔 (CLP) モデルにおけるautophagyの機能解析

近年,敗血症病態においてautophagyの関与が考えられています.マウス腹膜炎モデルであるCLPモデルを用いた研究において,敗血症急性期には重要臓器でautophagyが亢進していることが観察されました.さらに,autophagy阻害薬の投与により,臓器障害の助長とともに生存率が低下することが示されました.敗血症病態におけるautophagyの生理学的役割は未だ不明な点もありますが,これらの結果からは,細胞保護的な役割を果たしていると考えられ,さらに研究を進めています.

院内急変患者迅速対応システムに関する研究

病院内で急な容態変化の発生はまれではありません.近年,病院内急変に対して迅速対応システム(Rapid Response System, RRS)を構築することが有用な対応策となることが報告されつつあります.そこで,当院でも2012年2月より緊急処置を要する急変患者が発生した時には当救急科・集中治療部医師を中心としたMedical Emergency Team (MET)を要請し,要請を受けたMETは現場で迅速な救命活動を開始するシステムを導入いたしました.2013年2月までのMET導入から最初の1年間には82件(入院1000件あたり4.9件)のMET要請を受け救命対応を行っております.今後は,本活動を継続し,データ収集・解析を行い,要請基準や運用方法などの検討を加え,より良い迅速対応システムを構築したいと考えております.

血中sTREM-1濃度測定の臨床的意義

敗血症の病態には過剰に産生されたサイトカインが深く関与するといわれています.近年,敗血症においてサイトカイン産生を増強させる因子のひとつとしてtriggering receptor expressed on myeloid cells -1 (TREM-1)が注目されています.私たちは当ICUに入室した56症例を対象に細胞上のTREM-1発現と血中sTREM-1濃度を測定し,その臨床的意義を検討しました.その結果,敗血症症例の血中sTREM-1濃度は健常者やSIRS症例に比べ高値であること,そして血中sTREM-1濃度はSOFAスコアと呼ばれる重症度スコアや代表的な炎症性サイトカインとして知られるIL-6の血中濃度と正の相関関係にあること,死亡群の血中sTREM-1濃度は生存群に比べ高値を示すことを明らかとしました.これらより,血中sTREM-1濃度が重症度判定や生存転帰の予測に有用であると考え,今後はさらに研究をすすめ,TREM-1の敗血症の病態に果たす役割を明らかにしたいと思っております.

菌血症の病態;原因菌種によって異なる炎症反応の程度と重症度

原因菌種による病態の違いに関しては,いまだ不明な点が多く,菌種に応じた治療戦略は確立されていません.そこで,当ICUに入室し血液培養検査を行った2528症例,4191検体に関して,検査結果や臨床経過を検討しました.まず,血液培養陽性となった敗血症患者259例を,敗血症の重症度別に3群に分けて検討した結果,最重症であるseptic shock群では,CRP, IL-6血中濃度,死亡率が高いばかりでなく,グラム陰性菌検出頻度が有意に高率でした.また,グラム陰性菌菌血症(176検体)においては,グラム陽性菌菌血症(407検体)に比し,血液培養と同時に測定したCRPおよびIL-6血中濃度が有意に高値でした.さらに,菌種別IL-6血中濃度は,群間比較において有意に異なる分散を示しました.今後,抗菌薬以外にも,原因菌種に応じた対策が必要であると考えられます.

敗血症におけるオートファジーの役割とその制御

オートファジーは,自食を意味する細胞内の蛋白分解機構の一種です.基本的には,生命維持に必須のオートファジーも,過剰になると細胞死を惹起し,それはⅡ型プログラム細胞死とも呼ばれます(アポトーシスはⅠ型プログラム細胞死).一方,重症敗血症は,ICUにおいて最も問題となる,いまだ救命困難な病態であり,敗血症に罹患した患者の重要臓器ではあらゆる形態の細胞死が起こっているとされています.我々は,敗血症患者の肝標本,およびマウス腹膜炎モデルの肝細胞にて,オートファジー小胞の増加を電子顕微鏡で確認しており,これは敗血症とオートファジーの関与を示した初の報告です.そこで,敗血症の病態の中でオートファジーが如何に関与しているかを解明し,その正もしくは負の制御によって敗血症病態を改善させるべく研究を重ねています.

敗血症と遺伝子解析

敗血症の臨床経過や転帰に影響を与える因子としては年齢,性別,基礎疾患がよく知られておりますが,近年,遺伝的素因も重要な因子として注目されています.そこで年齢,性別,基礎疾患といった背景因子に,個々の遺伝的素因の違いである遺伝子の一塩基多型(single nucleotide polymorphisms, SNPs)を加えることで,より正確な経過や転帰の予測が可能になるかと仮説を立てて,当ICUの敗血症患者の死亡に関わる各種因子を多変量解析し検証しました.その結果,重症度スコアーであるAPACHEⅡ scoreと2つの遺伝子多型(SNPs)が転帰と関連を認めました.そしてこれらの因子を用いて死亡予測のROC解析を行ったところ,APACHEⅡ score単独の死亡予測よりも,APACHEⅡ scoreに遺伝的情報を加えた死亡予測のほうがより正確であるという結果が得られました.従来の臨床情報に基づいた予後予測因子に,遺伝子情報を組み合わせることで,より正確な予後予測が可能であることが示唆し,将来的には患者背景の一つとして遺伝的情報が加える日も遠くないと考えています.

敗血症のプロテオミクス解析

近年の質量分析計の目覚しい発達により,各診療領域でproteome解析の技術を用いた病態解析(疾患プロテオミクス)が盛んに行われるようになりました.我々は当大学の分子病態解析学講座(野村文夫教授)との共同研究により,最新のproteome解析の手法を用いて重症敗血症患者血清の網羅的解析を行いました.その結果,写真に示すように敗血症患者で発現が増加または低下している蛋白質を複数同定しました.さらにこれらの蛋白質のうち,YKL-40という蛋白質が治療抵抗性の循環不全を呈する症例においてより高値となっていることを見出しました.この結果を臨床医学に応用すべく,現在はこれらの蛋白質が敗血症の新しいbiomarkerや治療ターゲット(もしくは治療薬)となり得るかどうかを検証しています.

蘇生に成功した心停止患者の神経学的予後予測のためのbiomarker

蘇生に成功した心停止患者の神経学的予後を早期に予測することは困難です.そこで中枢神経のbiomarkerとして近年注目されているS100B,neuron-specific enolase (NSE)血中濃度を来院時より経時的に測定し,神経学的予後の指標として有用であるかを検討しました.その結果,発症24時間後のS100Bが予後予測因子として有用である可能性が示唆され,S100BとNSEに関する論文報告からも同様の結論を得ました.次に乳酸とアンモニア血中濃度に関して検討を加えると,来院時の乳酸とアンモニアを組み合わせることで,蘇生後患者の神経学的予後をより正確に予測できる可能性も示唆されました.これらの結果に基づき,今後は蘇生に成功した心停止患者の神経学的予後をより早期かつ正確に予測できるものと考えています.

PMMA-CHDFを用いたサイトカイン除去

Polymethylmethacrylate (PMMA)膜 hemofiltorを用いた持続的血液濾過透析(continuous hemodiafiltration, CHDF)は主に吸着の作用でサイトカインを吸着除去します.そのため高サイトカイン血症を呈する敗血症性ショック患者に対して早期よりPMMA-CHDFを施行しています.また,従来のPMMA-CHDFのみでは改善が得られず,IL-6血中濃度迅速測定結果より高サイトカイン血症が継続しサイトカイン除去が不十分である場合にはenhanced intensity PMMA-CHDFを施行しています.

サイトカイン吸着材を用いた新しい血液吸着療法

侵襲によってサイトカインが過剰に産生され高サイトカイン血症を示す症例の中にはサイトカイン血中濃度が異常高値(hypercytokinemia)となってしまい,PMMA膜hemofilterを用いた持続的血液濾過透析(PMMA-CHDF)をはじめとするサイトカイン除去療法を施行しても血中濃度が充分に低下せずに不幸な転帰となる症例が少なからず存在します.これら症例におけるhypercytokinemiaに対する新しい吸着材を用いた血液浄化法を当科で開発し臨床治験を行いました.この新しい吸着材はポリスチレン繊維に化学修飾したものであり,多くのサイトカインを吸着除去することが可能で,特にIL-1βおよびIL-8に高い吸着特性を持っていることが判明しています.この吸着材を中に充填した血液吸着カラムを使用した血液直接灌流(サイトカイン吸着療法)を,IL-6血中濃度が1000 pg/mL以上でSOFA scoreが5点以上の重症敗血症7例に施行しました.この血液浄化法の施行後にはIL-6,IL-8,IL-10血中濃度は有意に低下し,また臨床指標も改善傾向を示し,特に呼吸状態が有意に改善しました.一方,予想よりサイトカイン除去率が低かった,という課題も判明し更なる改良の検討を行なっているところです.

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