敗血症における免疫細胞のミトコンドリア機能 (MitoSepsis)

バックグラウンド

証拠は、敗血症および敗血症性ショックがミトコンドリアを著しく損なうこと、および結果として生じるミトコンドリア機能障害が、結果として生じる臓器機能障害の重症度および転帰に関連していることを示唆しています。 敗血症では、ミトコンドリアの異常（生化学的および超微細構造的）が、肝臓、腎臓、骨格および心筋の組織および血液細胞を含む複数の器官で認識されています。 酸素消費量、状態 3 および状態 4 の呼吸、呼吸酵素活性、または組織 ATP レベルとして評価されたミトコンドリア機能に関するシステマティック レビューでは、特に 16 時間以上持続する敗血症モデルで機能の低下が示されました。 ミトコンドリア内の重要な抗酸化物質である還元型グルタチオンの枯渇レベルは、活性酸素種 (ROS) および活性窒素種 (RNS) の生成の増加と相まって、酸化的リン酸化と ATP 生成を阻害します。 細胞のエネルギー代謝におけるこの後天的な内因性障害は、ミトコンドリアの電子伝達鎖酵素複合体の活性の低下と ATP 生合成の障害に寄与し、敗血症における臓器機能障害に寄与します。

循環免疫細胞は、敗血症の病態生理学において重要な役割を果たします。 免疫系の刺激は、免疫細胞のエネルギー要件を変化させます。免疫細胞活性のダウンレギュレーションは、敗血症の長期化と関連しています。 免疫細胞の活性化は、エネルギー要件の増加を義務付けているため、ミトコンドリア機能の障害による ATP 産生の減少は、敗血症における免疫応答を調節する要因である可能性があります。 ミトコンドリア機能の変化とエネルギー障害が末梢血単核細胞で報告されており、敗血症に対する免疫応答の調節に関連しているようです。 エンドトキシン/インターフェロン-γ とインキュベートしたマクロファージは、酸素消費量の減少とミトコンドリア I 複合体の阻害を示します。 これらの細胞におけるミトコンドリア機能の変化については、ミトコンドリアタンパク質の NO 産生およびニトロ化の増加 [14]、IL-10 [15] またはプロスタグランジンレベルの上昇など、さまざまなメカニズムが提案されています。 ヒト好中球では、無傷のミトコンドリア機能が走化性と食作用において重要な役割を果たしています。これらのメカニズムの障害は、微生物の攻撃に対する防御能力の低下につながります。

HIF-1α は、酸素恒常性の進化において重要な調節因子として機能する転写因子です。 正常酸素圧条件下では、HIF-1α は継続的に合成され、基質として酸素、Fe、α-ケトグルタル酸を利用するジオキシゲナーゼによるヒドロキシル化後に分解されます。 低酸素状態の間、酸素の利用可能性が低いため、反応が制限されます。 HIF-1α はもはや分解されず、急速に蓄積し、解糖酵素、グルコース輸送体、血管内皮増殖因子 (VEGF)、エリスロポエチンなどの酸素恒常性に関与する遺伝子の転写を引き起こします。 低酸素条件下では、HIF は呼吸鎖タンパク質の mRNA レベルの低下も仲介し、酸化的リン酸化ではなく主に解糖から ATP を生成するように細胞を準備し、それによって低酸素時の生存と機能のために細胞のエネルギーと恒常性を最適化します。

最近発表されたレポートは、炎症とエンドトキシン刺激を HIF-1α 活性化に関連付けました。 HIF-1αは、正常酸素条件下でLPS処理マクロファージおよび単球でアップレギュレートおよび安定化されることが示されています。 HIF-1αレベルは、LPS刺激後にTLR4が欠損したマクロファージで減少することが示されており、HIF-1αのLPS刺激がTLR4によって媒介されることを示唆しています。

重度の敗血症におけるヒト免疫細胞のミトコンドリア機能に関するデータは限られており、ミトコンドリアのエネルギー要件と生産の潜在的な相関関係、および患者の状態と転帰の重症度は十分に確立されていません。 重度の敗血症および敗血症性ショックの状況における免疫反応は、時間依存プロセスに関与するさまざまなタイプの免疫細胞と炎症誘発性および抗炎症性サイトカインが関与する相互依存性の非常に複雑なシステムで構成されています。 単一タイプの免疫細胞と単一サイトカインのミトコンドリア機能を、敗血症プロセスの過程のある時点で評価する単純な in-vitro 研究は、免疫系の複雑な相互作用を反映する適切なモデルではないかもしれません。 さまざまなキープレーヤー細胞のミトコンドリア機能と、特定の炎症誘発性サイトカインおよび抗炎症性サイトカインとアポトーシスマーカーの連続測定は、敗血症の他の臨床および実験マーカーと並行して、この有害な疾患パターンのより詳細な評価と理解を提供する可能性があります。

目的

このプロジェクトの目的は、重度の敗血症および敗血症性ショック患者におけるミトコンドリア機能および免疫細胞の形態の変化を包括的に調査することです。 単球、B 細胞、CD4+ T 細胞のミトコンドリア機能の変化を、さまざまなサイトカインのレベルや、敗血症の重症度と転帰に関する古典的な臨床および検査パラメータと相関させて評価する予定です。

メソッド

重度の敗血症または敗血症性ショックのために三次医療病院の集中治療室（ICU）に入院した合計30人の患者が、患者または患者の近親者の書面によるインフォームドコンセントを取得した後、研究に含まれます。 -移植後または免疫抑制剤の投与後、あらゆるタイプの慢性感染症、炎症性または自己免疫疾患の患者は除外されます。

コントロール: 30 人の健康なボランティア 単球/顆粒球のミトコンドリア機能の評価は、標準的な滴定プロトコルを使用してミトコンドリア複合体活性を測定し、複合体 I から IV の活性化を測定することによって行います。 IL-1、IL-6、IL-10、および TNF の血清レベルを測定するには、市販の標準キットを使用します。