2015 Fiscal Year Research-status Report

ミニブタ大動脈弁二尖弁化による異常血流が胸部大動脈壁に及ぼす生体反応に関する検討

Research Project

Project/Area Number	15K10246
Research Institution	Jichi Medical University
Principal Investigator	木村直行自治医科大学, 医学部, 講師 (20382898)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中村匡徳埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (20448046) 山口敦司自治医科大学, 医学部, 教授 (50265287) 川人宏次自治医科大学, 医学部, 教授 (90281740)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	大動脈二尖弁化 / ミニブタ / 数値流体力学 / せん断応力
Outline of Annual Research Achievements	大動脈二尖弁は、頻度の高い先天性心疾患で（発生頻度1-2%）、本邦でも大動脈二尖弁関連の心臓手術は増加傾向である。二尖弁症例の約半数は、胸部大動脈拡大も呈する。胸部大動脈拡大は、解離や破裂の原因になるため、二尖弁に合併する胸部大動脈拡大の機序解明は重要である。二尖弁の胸部大動脈拡大の要因は、Marfan 症候群に類似した大動脈壁の先天的脆弱性の他、二尖弁の異常血流による血行力学的影響も提唱されている。しかしながら、異常血流が大動脈壁に及ぼす影響を分子細胞レベルで解析した研究はなく、フィブリリンの発現異常と血行力学的影響との関連性も不明である。そこで本研究では、ミニブタを使用し、正常大動脈三尖弁の二尖弁化によって、ヒトに類似したストレス動態を有する実験モデルを作製する。その後、MRI データをもとに数値流体力学計算を行い、二尖弁化後の異常血流を評価する。 2015年4月以降、合計7例（Sham手術；上行大動脈切開のみ・二尖弁化手術：4例）に、ヒトで使用する通常の人工心肺装置を使用した心停止下手術を施行した。二尖弁化は、左・無冠尖癒合型と右・無冠尖癒合型の2種類を作製した。全例、手術死亡はなく、術前に心臓超音波検査・造影CT検査・PC-MRI法による血流計測を実施している。全例48時間生存し、6例に術後造影CT検査とPC-MRIによる血流測定を実施した。大動脈二尖弁化により新たに異常血流が作製されることを数値流体力学計算から明らかにしており、今後、組織学的（電子顕微鏡での観察も含む）検索を実施する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ミニブタを使用した本研究モデルは、まだ国内外の他施設からの報告がない。ブタは、他の大型動物と比較して、ヒトと解剖学的な類似性はあるものの、循環器系が発達していない影響で、高侵襲を伴う慢性期実験には不向きとされている。我々は、人工心肺使用・心停止下に安全に長期生存できる手術手技と術後管理技術を確立しており、手術死亡なく、全例当初の予定通りの48時間生存は得られている。現在、作製した異常血流による大動脈壁せん断応力の計測と、電子顕微鏡による血管内皮細胞の観察を中心とする組織学検索を実施しており、今後まずは48時間モデルにおいて、二尖弁の異常血流暴露がもたらす生体反応の影響を解析する。現時点でのpreliminaryな組織学解析結果では、sham手術（上行大動脈切開のみで二尖弁化なし）においても、上行大動脈の血管内皮細胞に二尖弁化手術と類似する形態変化を認める。これは、正常ミニブタ組織から摘出する大動脈組織検体とは異なるものである。二尖弁化手術による異常血流暴露が、48時間の超急性期では組織学変化を生じにくい可能性があるため、この点を解明するため、今後更なる組織学検索を進める予定である。本研究成果は国内外の学会に発表するとともに、早期に論文化を行う予定である。
Strategy for Future Research Activity	今後は、上記48時間モデルの結果を踏まえて、より長期間の異常血流暴露モデル（30日モデル）を作製して、よりヒト二尖弁症例に近似した環境での大動脈壁の変化を、多角的に検証する予定である。
Causes of Carryover	概ね本研究計画通り、実験は遂行できるおり、これまで7例のミニブタ二尖弁化手術を施行したが、少額の繰り越し金額が発生した。繰り越し金額は10万円以内であり、こちらに関しては予想の範疇である。
Expenditure Plan for Carryover Budget	ミニブタ購入費：600千円　造影CT・MRI費用：400千円電子顕微鏡検体作製費用：100千円　RNA抽出関連費用：150千円