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ラット胎仔由来後腎・尿管・膀胱の臓器再生における画像診断の有用性と尿路再建適期に関する検討

西 晃太郎 北里大学

2021.07.20

概要

慢性腎臓病 ( CKD) はネコにおいて重要な疾患である。 重度の CKDは腎臓移植による根治的治療法の適用となるが、 ドナー不足が深刻である。 したがって、 生体腎移植に替わる腎臓代替療法が期待され ている。

再生医療分野における腎代替療法の研究として、 胎仔由来の後腎・尿管・膀胱 ( MNB) を臓器受容動物 ( レシピエント ) に移植する方法が注目されている。 レシピエント内に移植された MN B は尿生成 能を獲得し、 尿排泄経路を作成 ( SWPU) することで後腎が成長する。しかし、 MNB 毎に成長が異なることや不適切な時期でのSWPU により後腎は水腎化する。 したがって、 本研究目的は経時的 な MNB の観察法と SWPU 実施の適切な時期の確立、 組織の成長に 着目して研究することとした。

第一章 . 造影 CT 検査と超音波検査を使用した MNB の経時的観察 法の検討
これまで、後腎移植の研究は広く行われているが、その成長過程 を記録した報告は少ない。 MNB の評価においては SWP U 後の尿排 泄経路の疎通性を造影 CT 検査により視認しているが、 一時点での 評価にとどまっている。 第一章では、 雄ルイスラットをレシピエントとして、 ラット胎仔から分離した MNB を後腹膜下に移植し、 造影 CT 検査と超音波検査による MNB の評価を目的とした。 結果として、造影 CT 検査、超音波検査ともに MNB の観察を可能とし た。 超音波検査は造影 CT 検査よりも水腎化した MNB の後腎や膀胱を明瞭に観察でき、 カラードプラ法では MNB に流入する血流が 認められた。 超音波検査の情報から算出した MNB 体積は、 造影CT 検査で算出した体積と強い正の相関を示した。 さらに、 超音波検査により算出した MNB 膀胱の体積と、 実際に採取した MNB 尿量が同様に正の相関を示した。 したがって、 ラットの MNB の経時 的観察には超音波検査が有用であることが明らかとなった。

第二章 . MNB 成長に関する性別による影響の検討
第一章より、 超音波検査によりオスのレシピエントラットにおける MNB は経時的に評価可能であった。 しかし、 慢性腎臓病は動物 種に関わらず、 オス・ メス両者で罹患する。 さらに、 臓器の成長に はさまざまな因子が関与するが、 その中でも性別は一つの重要なファクターであると推察される。 したがって、 第二章では、 オスとメ スのラットをレシピエントとして、 第一章と同様に MNB を移植し、 組織の成長への影響を検討することを目的とした。 結果とし て、 MNB の大きさはオスでメスより大きかった。 尿貯留を確認できた MNB の割合はオスで 70 % 、 メスで 15 % 程度であった。 メス の MNB は移植後 4 週目以降においても MNB 体積に明らかな増加 はなく、 尿の生成量は増加しなかった。 また、 オスの MNB 後腎は 尿生成による尿細管の拡張、それに伴う線維化が認められたが、 メスの MNB 後腎は単核球浸潤、 線維化、 尿細管の萎縮がみられた。メスの MNB におけるこれらの組織所見は、 一般的に移植の際に起こりうる拒絶反応と同様であった。 したがって、 MNB の成長にお いてオスとメスで差があることが明らかとなった。

第三章 . MNB の経時的観察による適切な尿路再建時期の探査
後腎や MNB の成長は、 動物種により異なるが、 これまで移植後 3 ~ 6 週目に尿路再建が行われてきた。ラットの MNB 移植では、移 植後 4 週目での尿路再建が一般的であったが、 後腎が水腎化した MNB が存在したことから、 個体ごとにその尿路再建適期が異なる と考えられた。 第三章では、 第一、 二章での結果をもとに、レシピ エントをオスとした際の移植された MNB における最適な SWPU 実施時期の仮説を設定し、 検討することとした。 結果として、 MNB の成長は個体ごとに異なることが明らかとなった。 約 7 0% の MNBが、 移植後 3 週間以内に、 MNB 膀胱と想定される部位の低エコー原性を示す画像が得られた。移植後 3 週間を経過した MNB は、尿 貯留が認められる個体が存在したが、 発育が乏しかった。超音波検 査により SWPU 適期と判断した後腎は、組織学的に尿細管の拡張が軽度であった。 したがって、 SWPU 実施時期として、 M NB に膀胱と考えられる明瞭な液胞が 1 つ認められ、 液胞が拡張して早期であることが明らかとなった。

第四章 . 最適な時期で SWP U を実施した場合の MNB の成長
腎臓の成長は動物により異なるが、 ラットにおいては出生後の 1~ 2 週間で完了することが知られている。 成熟段階の腎臓における 早期の尿路閉塞は腎臓の発育に大きく影響する。 したがって、 第四 章では、 第三章で決定した適期で SW PU を行った MNB を移植後 8週間観察し、 発育後の成長への影響を評価した。 結果として、 適期 に尿路再建を行った MNB は移植後 4 週目に尿路再建した MNB と 比較して有意に線維化が抑制された。また、 線維化を促進する因子 である TGF - β1 の発現領域は低く、 同様に尿細管と糸球体における アポトーシス細胞の発現割合は低かった。 TGF - β1 の発現領域とアポトーシス細胞の割合は正の相関を示した。 また、 尿路再建適期に 実施した群は全ての個体で糸球体濾過量を測定可能であった。 した がって、 適期での SWPU 実施は発育過程において線維化を抑制し、さらなる発育に寄与する可能性が考えられた。

本研究より、 MNB の成長を観察するために超音波検査が有用で あり、低侵襲に経時的な評価が可能となった。 また、 MNB の成長 にはオス・メスで差があり、 メスの MNB の発育に拒絶様の反応が関与している可能性が考えられた。 超音波検査を使用した経時的な成長の評価により、 個々の MNB における SWPU 適期を確立し、尿 細管拡張の軽減、 さらに、 TGF - β1 を起因とする線維化の抑制や尿 細管細胞におけるアポトーシス軽減により、 組織の成熟に貢献する可能性が示された。 超音波検査は大型動物においても実施可能であると考えられることから、実際の臨床応用を見据え、 大型動物を用 いた MNB 移植や SWPU の実施により、 超音波検査の有用性を評価する必要がある。

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