炎症反応に伴う好中球―血管内皮細胞相互作用により
  放出される活性酸素の生体内撮像:
  世界で初めてのOxidative stressのバイオイメージング


    Suematsu M., Oshio, C., Miura, S., Tsuchiya, M.
    Real-time visualization of oxidative burst from single neutrophil by using
    ultrasensitive video intensifier microscopy. Biochem. Biophys. Res. Commun.,
    149, 1106-1110, 1987.

     Suematsu M., Kurose, I., Asako, H., Miura, S., Tsuchiya, M.
     In vivo visualization of oxyradical-dependent photoemission during
     endothelium-granulocyte interaction in microvascular beds treated with
     platelet-activating factor. J. Biochem. (Tokyo) 106, 355-360, 1989.

     Suematsu M., Schmid-Schoenbein, G.W., Chavez-Chavez, R.H., Yee, T.T.,
     DeLano, F.A., Tamatani, T., Miyasaka, M., Zweifach, B.W. In vivo visualization of
     oxidative changes in microvessels during neutrophil activation.
     Am. J. Physiol. (Heart Circ. Physiol.) 264, H881-H891, 1993.

     Suematsu M., Suganuma, K., Kashiwagi, S.
     Mechanistic probing of gaseous signal transduction in microcirculation.
     Antioxid. Redox Signal. 5, 485-492, 2003.
  

    血管内皮細胞は炎症性メディエータに反応し、P-selectinなどの接着分子を表出し、流血中の白血球(好中球)がこれを認識してrolling, adhesion, migrationというmultistep mechanismsにより組織に進入することは1990年代初頭に明らかにされた。好中球がこのようなステップで活性化される過程でどのような局面で活性酸素を放出し組織障害などに関与するのかについては活性酸素の消去剤を用いた研究で間接的には推測されていたものの、実際の証明をする方法がなかったために十分な理解がされていなかった。Suematsuは慶應義塾大学医学部内科学在籍時代に故土屋雅春教授(当時)とともに、当時(現在でも)世界で最高感度を誇っていた浜松ホトニクスのphoton-counting cameraを生体顕微鏡に装着し、培養好中球(Suematsu, et al. BBRC)およびラット腸間膜微小循環において(Suematsu, et al. J Biochem 1989)、活性化された好中球が放出する活性酸素をluminol 依存性化学発光として撮像することに世界で初めて成功した。化学発光は細胞外に放出される活性酸素を検出するにはよい方法であるが、好中球の接着を受けた血管内皮細胞自身の酸化ストレスの動態を捉えるには細胞内に負荷されるプローブが必要である。この方法でSuematsuはUCSD留学中にdichlorofluorescein diacetateあるいはacetoxymethyl esterを用いて微小血管内皮細胞にこれを負荷し、酸化反応により生じる蛍光信号を生体内で検出することによって、好中球が接着がtriggerになって血管内皮細胞に酸化ストレスが惹起されることも証明した(Suematsu, et al. Am J Physiol. 1993)。これらの業績は米国微小循環学会の50周年記念大会(2004年 Washingon DC)においてHistorical Posterの一つとして選定された。2003年にAntioxidant & Redox Signalingに掲載された総説はOxyradical Bioimagingの技術進歩を示したわかりやすいミニレビューである。



     図: ラット内毒素血症モデルにおける腸間膜微小循環での好中球接着反応と
            それに伴うluminol依存性化学発光の生体内撮像
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