脳で産生される一酸化炭素 (CO) の役割の解明するため、野生型とCO量が半分に減弱したHO-2KOマウスを用い、虚血時に領域特異的に惹起される代謝リモデリングを解析した。HO-2KOマウスのペナンブラでは、乳酸が増加 (嫌気的解糖の亢進) したのに対し、野生型マウスでは乳酸の上昇が抑制され、虚血時でも酸化的リン酸化が担保されることが示唆された。さらに毛細血管径は、野生型とHO-2KOマウスの間で差が認められないのに対し、赤血球速度はHO-2KOで顕著に早いこと、つまりCOがないと基底状態で血流量が増加することが示された。COは、基底状態で統合的な抑制因子として働くことの証左となった。
Brain generates carbon monoxide (CO) via heme oxygenase (HO) reactions. We examined the hypothesis that deletion of HO-2 exacerbates energy metabolism during acute brain ischemia. We conducted quantitative imaging mass spectrometry analysis to decipher local energy metabolism from wild-type (WT) and HO-2-null mice that underwent a 60-min occlusion of the left middle cerebral artery (MCAO). In ipsilateral hemispheres, MCAO caused elevation of AMP, ADP, and lactate, and depletion of ATP in both WT and HO-2 null mice. Ischemic core was larger in HO-2-null than WT mice. Striking differences were found in the contralateral hemispheres, where levels of ADP, AMP and lactate in HO-2-null mice were higher than those in WT mice. It suggests that the HO-2/CO system plays roles in protecting against ischemia not only at ischemic cores where severe reduction of blood flow occurs, but it also protects effectively in trans-hemispheric regions where only a subtle reduction of blood flow takes place.

研究種目 : 基盤研究 (C) (一般)
研究期間 : 2016～2018
課題番号 : 16K07066 
研究分野 : 代謝生化学