敗血症性心筋症が生じる仕組みを解明・治療開発に向けた基盤を構築~敗血症における多臓器不全に対する新たな治療開発に期待~

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2025-08-22 九州大学

九州大学病院別府病院の池田昌隆助教らの研究グループは、敗血症に伴う多臓器不全(MODS)の一つである「敗血症性心筋症」の発症メカニズムを解明しました。敗血症では、菌体成分に対する過剰な免疫応答により低酸素応答因子HIF-1αが異常に増加し、実際には酸素が十分にある環境でも細胞が酸素を利用できない「細胞障害性低酸素(cytopathic hypoxia)」を引き起こすことを突き止めました。さらに、炎症応答に伴うリン脂質代謝の活性化がHIF-1αの増加を促進することも発見。この仕組みに基づき、HIF-1αやリン脂質代謝経路を標的とする複数の新たな治療法の可能性が示されました。本成果は、敗血症性心筋症やMODSに対する治療開発の基盤を提供し、重症感染症の致死率改善につながることが期待されます。研究成果は2025年8月19日付で英科学誌「Nature Cardiovascular Research」に掲載されました。

敗血症性心筋症が生じる仕組みを解明・治療開発に向けた基盤を構築~敗血症における多臓器不全に対する新たな治療開発に期待~
図1 重篤な感染症により生じるcytopathic hypoxiaの分子機序とHIF-1αの役割

<関連情報>

リン脂質代謝によって過剰に誘導されたHIF-1αは、細胞病原性低酸素症を通じて敗血症性心筋症を引き起こす Excessive HIF-1α driven by phospholipid metabolism causes septic cardiomyopathy through cytopathic hypoxia

Masatsugu Watanabe,Masataka Ikeda,Ko Abe,Shun Furusawa,Kosei Ishimaru,Takuya Kanamura,Satoshi Fujita,Hiroko Deguchi Miyamoto,Eisho Kozakura,Yoko Shojima Isayama,Yuki Ikeda,Takashi Kai,Toru Hashimoto,Shouji Matsushima,Tomomi Ide,Ken-ichi Yamada,Hiroyuki Tsutsui,Ken Yamaura & Kohtaro Abe
Nature Cardiovascular Research  Published:19 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s44161-025-00687-1

Abstract

Septic cardiomyopathy, one manifestation of multiple organ dysfunction syndrome, is a challenging complication in sepsis, and cytopathic hypoxia has been proposed to have a key role in the pathophysiology of multiple organ dysfunction syndrome. However, the underlying mechanisms remain unknown. Here, we show that upregulation of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) in cardiomyocytes following lipopolysaccharide (LPS) treatment suppresses mitochondrial respiration via inducible nitric oxide synthase-dependent nitric oxide, leading to cytopathic hypoxia. Cardiac-specific heterozygous deletion of HIF-1α ameliorates mitochondrial and contractile dysfunction in a mouse model of septic cardiomyopathy. Mechanistically, nuclear factor-κB (NF-κB)-mediated upregulation of cyclooxygenase 2 (COX2) and secretory phospholipases A2 (sPLA2) enhances HIF-1α expression following LPS exposure, whereas their inhibition prevents LPS-induced HIF-1α upregulation, cytopathic hypoxia and contractile dysfunction. In addition, phospholipid metabolites (prostaglandins and lysophospholipids/free fatty acids, respectively) stabilize HIF-1α via protein kinase A activation. These findings highlight a crucial role of excessive HIF-1α, driven by LPS-enhanced phospholipid metabolism, in septic cardiomyopathy through induction of cytopathic hypoxia.

医療・健康
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