(57)【要約】【課題】本発明の課題は、エネルギー代謝が破綻した重症病態の患者の重症度（生存率）の指標を見出し、重症度を改善する手段を提供することである。【解決手段】血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化を指標とすることで、重症患者の重症度予測ができることを見出し、更に重症患者にロイシンの投与により、エネルギー代謝を改善できることを見出した。この結果、緊急医療に有用な重症度予測方法と、エネルギー代謝改善剤を提供できるようになった。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロイシンを含有することを特徴とする、重症患者のエネルギー代謝改善剤。
【請求項２】
重症患者が、手術後の患者、熱傷・多発外傷の患者、敗血症患者であることを特徴とする、請求項１に記載の重症患者のエネルギー代謝改善剤。
【請求項３】
エネルギー代謝改善が、解糖系亢進抑制、乳酸値の上昇抑制、ＴＣＡサイクルの低下抑制、ＡＴＰ産生の低下抑制の一つ以上をもたらすものである、請求項１又は２に記載の重症患者のエネルギー代謝改善剤。
【請求項４】
ＩＣＵ入室直後と数日後の重症患者の血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化を指標とする、重症患者の重症度予測方法。
【請求項５】
重症度予測が、生存率又は死亡率の予測である、請求項４の予測方法。
【請求項６】
重症患者が、手術後の患者、熱傷・多発外傷の患者、敗血症患者である、請求項４又は５に記載の予測方法。
【請求項７】
血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化が増大する場合には、重症患者の生存率が高いと判断する、請求項４〜６のいずれかに記載の予測方法。
【請求項８】
数日が２日又は３日である、請求項４〜７のいずれかに記載の予測方法。
【請求項９】
分岐鎖アミノ酸がバリン、ロイシン、イソロイシンである、請求項４〜８のいずれかに記載の予測方法。
【請求項１０】
重症患者が、ＩＣＵ入室後３日目の血中分岐鎖アミノ酸濃度が３４０μｍｏｌ／Ｌ以上になる場合に、生存率が高いと予測する、請求項４〜１０のいずれかに記載の予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＩＣＵ（ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ  ｃａｒｅ  ｕｎｉｔ）入室中の重症患者の重症病態の推移指標として、血中の分岐鎖アミノ酸濃度の変動を用いるものであり、更には血中の分岐鎖アミノ酸濃度を上昇させて重症患者の生存率向上させる、分岐鎖アミノ酸の補充療法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ＩＣＵ入室中の重症患者は、術後や熱傷・多発外傷、敗血症など重度の侵襲下にあり、神経内分泌系の亢進、生体内サイトカインやケミカルメディエーターの産生により、様々な生体内反応が引き起こされている。特に、顕著に引き起こされる生体内反応として、炎症状態があるが、近年では炎症状態は、代謝亢進の因子であるだけでなく、代謝動態を切り替えるスイッチであると見做されている。
上記重症患者のエネルギー消費量を測定すると、Ｈａｒｒｉｓ−Ｂｅｎｅｄｉｃｔの式で推定した基礎代謝量に近い値であり、しかもその変動は顕著であることから、上記入室患者に見られる重症病態では、炎症状態に由来する代謝亢進が生じているというより、代謝が破綻していると考えられている（非特許文献１）。
代謝破綻の要因として、細胞透過性が低下していることが挙げられており、細胞透過性が低下した状態（ミトコンドリア膜電位を喪失した状態）は、細胞の低酸素状態・乳酸産生を促し、同時にエネルギー消費も抑制されている。
しかし、図１のエネルギー代謝が低酸素状態で破綻した上記重症患者に対して、どのような栄養介入が必要であるのかについては、まだ明らかになっていない（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】堤理恵ら、外科と代謝・栄養  第５１巻  第４号１４５−１５０（２０１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明の課題は、エネルギー代謝が破綻した重症病態の患者の重症度（生存率）の指標を見出し、重症度を改善する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明者らは、これまでの研究の結果、重症病態では代謝亢進よりも代謝抑制が生じることを見出している（非特許文献１）。本発明者らは、本発明において重症モデルとして敗血症動物モデルを使用し、侵襲時の代謝動態を検討した。その結果、以下のことが明らかとなった。
ａ）敗血症モデルマウスのエネルギー代謝
異なる濃度のＬＰＳ（Ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）投与による敗血症モデルマウス、盲腸穿刺敗血症モデルマウスのそれぞれのエネルギー消費量を代謝測定装置を用いて経時的に測定したところ、ＬＰＳ投与量に依存して、ＬＰＳ投与敗血症モデルマウスにおいてエネルギー代謝が減少した。また、盲腸穿刺敗血症モデルマウスにおいてもエネルギー代謝が抑制された。
ｂ）上記敗血症モデルマウスを用いたメタボローム解析による代謝産物の同定
モデルマウスの臓器と血清を用いてメタボローム解析を行ったところ、ＬＰＳの投与によって低酸素応答を引き起こし、図２に示されるようにＰＨＤ２が減少し、ＨＩＦ１が増大した。更に、ＰＤＫ４の増大とＰＤＨの減少を惹起していた。また、血清と組織のＡＴＰ、乳酸、アミノ酸等の測定を行ったところ、ピルビン酸及び乳酸の数値が顕著に上昇していた。
ｃ）代謝経路の定量化を培養細胞を用いて評価
異なる濃度のＬＰＳで、培養細胞（Ｃ２Ｃ１２筋細胞、３Ｔ３Ｌ１脂肪細胞、Ｈｅｐ６２肝細胞）を培養し、細胞外フラックスアナライザーにて細胞の酸素消費速度及び細胞外酸性化速度を測定したところ、Ｃ２Ｃ１２筋細胞（マウス骨格筋細胞）の場合、ＬＰＳ濃度依存的に最大酸素消費量が減少し、またＡＴＰ産生量も減少した。しかし、代謝応答の様子は、Ｃ２Ｃ１２筋細胞とＨｅｐＧ２肝細胞では異なっていた。【０００６】  上記の結果に基づき、重症病態時はピルビン酸からアセチルＣｏＡの代謝が阻害され、図１の解糖系が亢進している可能性が示唆された。そこで、本発明者らはエネルギー代謝を改善するため、解糖系へ直接流入するグルコースではなく、アセチルＣｏＡより代謝経路へ流入できるケト原生アミノ酸であるロイシンに着目し、ロイシンを補充することを検討した。その結果、図３に示すようにロイシンの投与を行った敗血症モデルマウスにおいて血液中の乳酸値を測定すると、ＬＰＳ投与時でも乳酸産生が抑制され、エネルギー代謝が改善されることを見出した。
更に本発明者らは、ロイシンを投与した敗血症モデルマウスにおいて、ＬＰＳ投与時に代謝動態に変動がみられるかを確認するため、肝臓、腓腹筋、ヒラメ筋を用いたメタボローム解析を行った。その結果、図４に示されるように、ロイシンの投与により、肝臓ではＴＣＡ回路内の代謝産物が減少し、一方で腓腹筋やヒラメ筋では上昇することを見出した。このように、肝臓と筋肉では異なる代謝動態が生じることを見出した。
本発明者らは、これまでの結果から、敗血症モデルマウスではエネルギー消費量と、ＡＴＰ産生量が低下し、低酸素応答系による解糖系が亢進することを確認した。次に、上記敗血症モデルマウスにロイシン投与を行うと、図５に示されるようにエネルギー代謝が改善でき、ＡＴＰ生産量が増大することを見出した。【０００７】  そこで、本発明者らは、ヒトでの重症患者のエネルギー代謝解析を行い、上記敗血症モデルマウスのエネルギー代謝の類似性を検討した。ヒトとマウス間でのエネルギー代謝の類似性があれば、ヒトにおけるロイシン補充療法が実施可能となる。そこで、徳島大学病院ＩＣＵに入室した図６の重症患者（ＡＰＡＣＨＥＩＩ平均値２６．１）を対象とし、入室後１，３，５，７日目の血液サンプルのメタボローム解析、体組成測定、関節熱量計によるエネルギー消費量の測定を行った。その結果、ヒトにおいても、健常人と比較して解糖系亢進、乳酸値の上昇に加えてＴＣＡサイクルおよびＡＴＰ産生の低下が認められ、上記敗血症モデルマウスのエネルギー代謝との類似性が確認できた。
更に、本発明者は、上記重症患者の病態推移に関して、血中の遊離分岐鎖アミノ酸の経時的動態を評価することにより、良好な予測ができることを見出した。即ち、図７に示されるように、ＩＣＵに入室時から３日目にかけて、血中の分岐鎖アミノ酸濃度が上昇した重症患者は生存したが、血中の分岐鎖アミノ酸濃度が減少又は変化を示さなかった重症患者は死亡することが見出された。
本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成した。【０００８】  本件発明の要旨は以下の通りである。
（１）ロイシンを有効成分とする、重症患者のエネルギー代謝改善剤。
（２）重症患者が、手術後の患者、熱傷・多発外傷の患者、敗血症患者であることを特徴とする、上記（１）に記載の重症患者のエネルギー代謝改善剤。
（３）エネルギー代謝改善が、解糖系亢進抑制、乳酸値の上昇抑制、ＴＣＡサイクルの低下抑制、ＡＴＰ産生の低下抑制の一つ以上をもたらすものである、上記（１）又は（２）に記載の重症患者のエネルギー代謝改善剤。
（４）ＩＣＵ入室直後と数日後の重症患者の血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化を指標とする、重症患者の重症度予測方法。
（５）重症度予測が、生存率又は死亡率の予測である、上記（４）の予測方法。
（６）重症患者が、手術後の患者、熱傷・多発外傷の患者、敗血症患者である、上記（４）又は（５）に記載の予測方法。
（７）血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化が増大する場合には、重症患者の生存率が高いと判断する、上記（４）〜（６）のいずれかに記載の予測方法。
（８）数日が２日又は３日である、上記（４）〜（７）のいずれかに記載の予測方法。
（９）分岐鎖アミノ酸がバリン、ロイシン、イソロイシンである、上記（４）〜（８）のいずれかに記載の予測方法。
（１０）重症患者が、ＩＣＵ入室後３日目の血中分岐鎖アミノ酸濃度が３４０μｍｏｌ／Ｌ以上になる場合に、生存率が高いと予測する、上記（４）〜（１０）のいずれかに記載の予測方法。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の重症患者のエネルギー代謝改善剤は、エネルギー代謝の破綻を改善できることから、重症患者の救命救急に重要な役割を果たすと考えられる。
また、本発明の重症患者の重症度予測方法は、血中の遊離分岐鎖アミノ酸濃度から容易に予測できる方法であり、重症患者のエネルギー代謝の破綻の状況を速やかに確認できる。確認できれば、本発明の重症患者のエネルギー代謝改善剤を投与して、的確に救命救急できることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】細胞におけるエネルギー代謝のメカニズムを表した図である。
【図２】ＬＰＳの投与によって低酸素応答を引き起こし、ＰＨＤ２が減少し、ＨＩＦ１が増大すると共に、ＰＤＫ４の増大とＰＤＨの減少を惹起することを表した図である。
【図３】解糖系へ直接流入するグルコースではなく、アセチルＣｏＡより代謝経路へ流入できるケト原生アミノ酸であるロイシンを補充してエネルギー代謝が改善されることを表した図である。敗血症モデルマウスにおいて、ロイシン投与を行うと、ＬＰＳ投与時でも乳酸産生が抑制され、エネルギー代謝が改善されることを示している。
【図４】ロイシンを投与した敗血症モデルマウスにおいて、ＬＰＳ投与時の代謝動態変動をメタボローム解析した結果を表した図である。肝臓、腓腹筋、ヒラメ筋を用いたメタボローム解析では、ロイシンの投与により、肝臓ではＴＣＡ回路内の代謝産物が減少し、一方で腓腹筋やヒラメ筋では上昇することが示されている。
【図５】敗血症モデルマウスにロイシン投与を行うとエネルギー代謝が改善でき、ＡＴＰ生産量が増大することを表した図である。
【図６】徳島大学病院ＩＣＵに入室した重症患者（ＡＰＡＣＨＥＩＩ平均値２６．１）の内容を表した図である。
【図７】図６の重症患者の血中の遊離分岐鎖アミノ酸の経時的動態を表した図である。ＩＣＵに入室時から３日目にかけて、血中の分岐鎖アミノ酸濃度（μｍｏｌ／Ｌ）が上昇した重症患者は生存したが、血中の分岐鎖アミノ酸濃度が上昇せず、低下するか変化しなかった重症患者は死亡することが示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  本発明の「重症患者」とは、ＩＣＵに入室する患者のことをいい、例えば手術後の患者、熱傷・多発外傷の患者、敗血症患者などを挙げることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。糖尿病を始めとする慢性疾患の重篤化した患者も含まれる。
本発明の「エネルギー代謝改善剤」とは、解糖系亢進抑制、乳酸値の上昇抑制、ＴＣＡサイクルの低下抑制、ＡＴＰ産生の低下抑制の一つ以上をもたらすもののことを言い、例えば、蛋白やアミノ酸を挙げることができる。アミノ酸としては、ロイシン、グルタミン、アルギニンが挙げられるが、好ましくはロイシンを挙げることができる。
なお、エネルギー代謝改善剤の製剤組成物としては、経口又は非経口に投与できる形態であることが好ましい。非経口投与する場合は、これら製剤組成物を静脈栄養または経鼻経管栄養で行うことを挙げることができる。経口投与する場合は、液体成分に含有させることも固形の形態をとることも可能であり、例えば、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、丸剤、トローチ剤、内用水剤、懸濁剤、乳剤、シロップ剤等が挙げられる。これらの各種製剤は、製剤上通常用いられる賦形剤、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩壊剤、潤滑剤、界面活性剤、分散剤、緩衝剤、保存剤、溶解補助剤、防腐剤、矯味矯臭剤、無痛化剤、安定化剤、等張化剤等を適宜選択し、常法により製造することができる。
【００１２】  本発明の「重症度予測方法」とは、例えばＩＣＵに入室する重症化した患者の病態推移を確認し、適切な治療（例えばロイシン補充療法など）を行うための方法である。重症患者の血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化を測定し、入室後の２日目又は３日目の血中分岐鎖アミノ酸濃度が上昇しない場合には、重症患者の生存率が低いと予測する方法である。それ故、本発明の方法により、重症患者の病態推移が危険と判断される場合には、患者のエネルギー代謝を改善するために、すみやかな治療対応（ロイシン補充療法の実施）が必要になる。
本発明の「分岐鎖アミノ酸」とは、ロイシン、バリン、イソロイシンのことを言い、血中分岐鎖アミノ酸濃度とは、その総和の血中濃度（μｍｏｌ／Ｌ）を表わす。分岐アミノ酸濃度の変化が、タンパク質の代謝や糖代謝に大きな影響を及ぼすと考えられている（外科と代謝・栄養４９巻４号１７７−１８２（２０１５年））が、分岐アミノ酸濃度の変動が、重症患者の病態推移に関して、どのような影響を示すかについては全く知られていない。本発明では、重症患者が、ＩＣＵ入室後３日目の血中分岐鎖アミノ酸濃度が３４０μｍｏｌ／Ｌ以上になる場合には、生存率が高いと予測できることを見出している。
【実施例】
【００１３】  次に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１４】ロイシン投与による敗血症モデルマウスのエネルギー代謝改善効果
（１）方法
Ｃ５７Ｂ１６マウス７週齢を購入し、ＳＰＦ環境下にて飼育した。慣らし飼育の後８週齢時に１５０ｍＭのロイシン溶液を一日２００μＬ、８日間経口投与した。また同時にＬＰＳを５ｍｇ／Ｋｇ体重で静脈注射し、１６時間後に乳酸濃度を測定した。
（２）結果
図３に示すように、ロイシンの投与により、血液中の乳酸値上昇は抑制されており、ＬＰＳ投与でも乳酸産生が抑制されることが明らかとなった。
また、肝臓、腓腹筋、ヒラメ筋を用いたメタボローム解析の結果、ロイシン投与により、肝臓ではＴＣＡ回路内の代謝産物は変化が小さかったのに対し、腓腹筋やヒラメ筋では有意に上昇することが見出された。このことから、ロイシン投与の効果は筋肉での代謝抑制解除に有効であることが明らかになった。
この結果は、筋肉での代謝抑制が重症時の代謝抑制解除のターゲットになると考える。また、ロイシン投与をあらかじめ８日間継続して行うことで代謝抑制が解除されることを示している。即ち、アセチルＣｏＡ以降の下流で直接代謝されるケト原性アミノ酸であるロイシンは、ＬＰＳの侵襲時においてもＴＣＡ回路にて代謝され、ＬＰＳで抑制されていたＴＣＡ回路が促進されることを示している。
以上のことから、ロイシン投与によって重症時の筋肉での代謝抑制・代謝破綻が改善され、エネルギー代謝の改善、嫌気性解糖および乳酸産生の抑制が可能となった。また、血中の乳酸高値は重症患者の予後不良の指標となるため、ロイシン投与で乳酸値を改善することは病態改善や予後に有効であることが示された。
【実施例２】
【００１５】ＩＣＵ入室の重症患者の重症度予測法の検討
（１）方法
徳島大学病院ＩＣＵに入室した重症患者２３名（２０１６年８月〜２０１７年１０月）を対象とした（図６、ＡＰＡＣＨＥ  ＩＩ中央値２６．１）。入室後１，３，５，７日目の血液サンプルのメタボローム解析、体組成測定、関節熱量計によるエネルギー消費量の測定を行った。
（２）結果
重症病態では、健常人と比較して解糖系亢進、乳酸値の上昇に加えてＴＣＡサイクルおよびＡＴＰ産生の低下が認められた。さらに図７に示すように、生存例では血中遊離分岐鎖アミノ酸濃度（μｍｏｌ／Ｌ）が３日目に上昇したのに対し、死亡例では上昇を示さなかった。
このことから、ＩＣＵ入室直後と数日後の重症患者の血中分岐鎖アミノ酸濃度の経時的変化を指標とすれば、重症患者の重症度、即ち生存率の予測が的確にできることを確認した。更に、重症患者の血中遊離分岐鎖アミノ酸濃度（μｍｏｌ／Ｌ）が３日目に３４０μｍｏｌ／Ｌを越える場合には、生存例となることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  本発明の方法により、ＩＣＵに入室した重症患者のエネルギー代謝の破綻の状況を速やかに確認でき、速やかに本発明のエネルギー代謝改善剤を投与することにより、重症患者を的確に救命救急できることを見出した。このことから、本発明の重症予測方法と重症患者のエネルギー代謝改善剤は、重症患者の救命救急に有用であることが明らかになった。
【図１】
2020152705.tif 000002
【図２】
2020152705.tif 000003
【図３】
2020152705.tif 000004
【図４】
2020152705.tif 000005
【図５】
2020152705.tif 000006
【図６】
2020152705.tif 000007
【図７】
2020152705.tif 000008