アポヘモグロビン-ハプトグロビン複合体は、循環する細胞性ヘモグロビンとヘムの病理学的性質を減衰させる

Apohemoglobin-haptoglobin complex attenuates the pathobiology of circulating acellular hemoglobin and heme.

• Carlos J Munoz
• Ivan S Pires
• Jin Hyen Baek
• Paul W Buehler
• Andre F Palmer
• Pedro Cabrales

抄録

ハプトグロビン(Hp)は、無細胞ヘモグロビン(Hb)を結合して切断する血漿タンパク質であるが、アポヘモグロビン(apoHb、すなわち、ヘムを欠いたHb)は、ヘムを結合することができる。したがって、アポHb-Hpタンパク質複合体は、ホロHb-アポHbαβ二量体交換とアポHb-ヘムのインターカレーションを促進するはずである。したがって、我々は、apoHb-HpがHbとヘムの両方のクリアランスを促進し、これが緩和されない場合、重篤な微小循環の結果をもたらす可能性があるという仮説を立てた。本研究では、アポHb-HpとHb/ヘムリガンドの相互作用を特徴づけ、生体内での影響を評価した。アポHb-Hp複合体とのHb交換およびヘム結合は、サイズ排除高速液体クロマトグラフィーと紫外可視分光光度法を用いたトランスファーアッセイで研究した。交換/移行実験は、モルモットにHbまたはヘムアルブミンを投与した後、等モル量のapoHb-Hpでチャレンジして実施した。最後に、全身および微小循環パラメータは、生体内顕微鏡を介して背側窓室を装備したハムスターで研究した。インビトロおよびインビボでのHb交換およびヘム移行実験により、Hb/ヘムリガンドのapoHb-Hpへの移行が実証された。アポHb-Hp複合体を投与すると、Hb/ヘム誘発性の全身性高血圧と微小血管収縮、微小血管血流の減少、機能的毛細血管密度の低下を逆転させることができた。そのため、本研究では、アポHb-Hp複合体が、血管内Hbおよびヘム曝露による全身および微小血管の有害反応を抑制する新しい治療戦略であることを明らかにしました。本研究は、血管内Hbおよびヘム曝露に対する全身的および微小血管反応を減衰させるための新しい治療戦略として、apoHb-Hp複合体を強調している。また、in vitroおよびin vivoでのHb交換およびヘム移行実験により、アポHb-HpへのHb/ヘムリガンド移行が概念的に証明された。apoHb-Hp複合体は、Hbおよびヘムによって誘発された全身性高血圧および微小血管収縮を逆転させ、微小血管血流を維持し、機能的な毛細血管密度を維持することが示された。要約すると、アポHb-Hp複合体のユニークな特性は、Hbおよびヘムアルブミン暴露に対する全身および微小血管の有害な反応を防止し、細胞外Hbおよびヘムの同時除去を促進するための新しい治療アプローチを導入しています。

Haptoglobin (Hp) is the plasma protein that binds and clears cell-free hemoglobin (Hb), whereas apohemoglobin (apoHb, i.e., Hb devoid of heme) can bind heme. Therefore, the apoHb-Hp protein complex should facilitate holoHb-apoHb αβ-dimer exchange and apoHb-heme intercalation. Thus, we hypothesized that apoHb-Hp could facilitate both Hb and heme clearance, which, if not alleviated, could have severe microcirculatory consequences. In this study, we characterized apoHb-Hp and Hb/heme ligand interactions and assessed their in vivo consequences. Hb exchange and heme binding with the apoHb-Hp complex was studied with transfer assays using size-exclusion high-performance liquid chromatography coupled with UV-visible spectrophotometry. Exchange/transfer experiments were conducted in guinea pigs dosed with Hb or heme-albumin followed by a challenge with equimolar amounts of apoHb-Hp. Finally, systemic and microcirculatory parameters were studied in hamsters instrumented with a dorsal window chamber via intravital microscopy. In vitro and in vivo Hb exchange and heme transfer experiments demonstrated proof-of-concept Hb/heme ligand transfer to apoHb-Hp. Dosing with the apoHb-Hp complex reversed Hb- and heme-induced systemic hypertension and microvascular vasoconstriction, reduced microvascular blood flow, and diminished functional capillary density. Therefore, this study highlights the apoHb-Hp complex as a novel therapeutic strategy to attenuate the adverse systemic and microvascular responses to intravascular Hb and heme exposure. This study highlights the apoHb-Hp complex as a novel therapeutic strategy to attenuate the adverse systemic and microvascular responses to intravascular Hb and heme exposure. In vitro and in vivo Hb exchange and heme transfer experiments demonstrated proof-of-concept Hb/heme ligand transfer to apoHb-Hp. The apoHb-Hp complex reverses Hb- and heme-induced systemic hypertension and microvascular vasoconstriction, preserves microvascular blood flow, and functional capillary density. In summary, the unique properties of the apoHb-Hp complex prevent adverse systemic and microvascular responses to Hb and heme-albumin exposure and introduce a novel therapeutic approach to facilitate simultaneous removal of extracellular Hb and heme.