心臓虚血再灌流障害（IR）の病態進行には、鉄が関与する細胞死とされる「酸化脂質依存的細胞死：フェロトーシス」が密接に関与する。虚血再潅流が引き起こすグルタチオンの細胞外放出と細胞内酸化ストレスは、鉄の関与を通して、再灌流後の遅延相（6時間以降）に、心筋細胞内に「酸化脂質」を蓄積させる。酸化脂質は、生体膜障害をもたらし、フェロトーシスが生じ、遠隔期の心機能低下を引き起こす。我々は、先端質量分析計およびデータ処理技術を活用した酸化脂質の包括的構造解析法を独自に開発してきた。さらに最近、これまでに開発した解析技術の分析対象を揮発性分子にまで拡張させ、新規分子を含む54種の揮発性酸化脂質の網羅的構造同定、および構造データベース構築に成功した。この揮発性酸化脂質-構造データベースを活用し、ヒトの呼気の解析を進めた。呼気ガスを用いて酸化脂質を計測するには、環境ノイズを最小限にした形で収集する工夫が必要である。本研究では、高性能呼気捕集デバイスを用いることで、①フィルターを通した空気を吸入、②二酸化炭素をモニターしながら呼気終末の有機化合物を収集し、精度の高い解析を進めるために、ブレスバイオプシー捕集ステーションを用いた。これらの技術を用いて、呼気のフェロトーシスマーカーである揮発性酸化脂質A,Bを測定し、各物質の正常基準値を決定した。また、水素ガス30分間の投与でこれらの物質が減少していることを確認した。これらの結果は、水素ガスにおける生体内のフェロトーシスに関連する酸化脂質の効果を示している。
The pathological progression of cardiac ischemia-reperfusion injury (IR) is closely related to “oxidative lipid-dependent cell death: ferotosis,” which is considered to be an iron-mediated cell death. Ischemia-reperfusion-induced extracellular release of glutathione and intracellular oxidative stress, through the involvement of iron, cause the accumulation of “oxidized lipids” in myocardial cells during the delayed phase (after 6 hours) after reperfusion. Oxidized lipids lead to biomembrane damage, resulting in ferrotosis and impaired cardiac function during the remote phase. We have independently developed a comprehensive structural analysis method for oxidized lipids utilizing advanced mass spectrometry and data processing techniques. Recently, we have extended the scope of our analysis to volatile molecules and succeeded in identifying the structures of 54 volatile oxidized lipids, including novel molecules, and in constructing a structural database. Using this volatile oxidized lipids-structure database, we have analyzed human exhaled air. In order to measure oxidized lipids using exhaled gas, it is necessary to collect the gas in a way that minimizes environmental noise. In this study, a breath biopsy collection station was used to collect organic compounds in the end of breath while (1) inhaling filtered air and (2) monitoring carbon dioxide by using a high-performance breath collection device to promote highly accurate analysis. Using these techniques, volatile oxidized lipids A and B, markers of exhaled ferotosis, were measured and normal reference values for each substance were determined. We also observed a decrease in these substances after 30 minutes of hydrogen gas administration. These results indicate an effect of oxidized lipids related to ferrotosis in vivo in hydrogen gas.
|
