背景：急性期応答は、脳損傷に対する初期の免疫代謝応答であり、主として急性期タンパク質の活性化によって肝臓が協調する。これらの免疫応答は、組織修復を促進するなど有益である一方、適切に制御されない場合には有害にもなり、神経学的欠損を悪化させ得る。免疫代謝における肝臓の中心的役割にもかかわらず、外傷性脳損傷に対して肝代謝がどのように動的に適応するかは、主に、代謝経路を生体内で評価できる肝臓特異的な手法が限られていることから、十分に解明されていない。13C MRIは、高偏極13C-ピルビン酸を用いることで、肝代謝における主要な調節酵素活性を評価できる。
方法：損傷3〜4日後に、摂食時および絶食時の条件下で、高偏極[1-13C]ピルビン酸と[2-13C]ピルビン酸を用いて、生体内で制御皮質衝撃を受けたラットを調べた。高偏極13C産物、すなわち[1-13C]ピルビン酸から生じる[13C]炭酸水素塩および[5-13C]グルタミン酸、[1-13C]アセチル-L-カルニチン、ならびに[2-13C]ピルビン酸から生じる[2-13C]ホスホエノールピルビン酸を評価し、ミトコンドリア代謝および糖新生代謝を検討した。並行して、[U-13C3]ピルビン酸の投与後に肝組織を回収し、NMRアイソトポマー解析によりホスホエノールピルビン酸、グルコース、グルタミン酸を評価した。
結果：摂食時には代謝の差は検出されなかったが、絶食時には脳損傷後に[13C]炭酸水素塩と[2-13C]ホスホエノールピルビン酸が増加した。これは、損傷後に肝臓の糖新生経路が上方制御されていることを示唆する。損傷ラットの肝組織抽出物に対する13C NMRでは、[2,3-13C2]グルタミン酸から[4,5-13C2]グルタミン酸への比の上昇、およびホスホエノールピルビン酸への13C標識の増加が確認され、肝臓の糖新生経路の亢進が裏付けられた。
結論：本研究は、高偏極ピルビン酸により、脳損傷に対する肝臓の急性期応答を生体内でモニタリングできることを示す。この手法は、病態形成および治療介入の過程における肝臓の免疫代謝評価を縦断的に行うためにさらに活用できる可能性がある。
https://doi.org/10.64898/2026.08.29.747003