Carotid body denervation for the treatment of heart failure

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K19383
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 朔 啓太 九州大学, 循環器病未来医療研究センター, 助教 (40567385)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 自律神経 / 末梢化学受容器反射 / 慢性心不全 / 心筋梗塞 / 高血圧

Outline of Annual Research Achievements

心筋梗塞や高血圧など多くの循環器疾患は薬物やデバイスを用いた治療法が開発されてきているが、病態の最終像である心不全は治療による予後の改善も乏しいばかりか年々増加傾向にある。また、自律神経の過剰負荷は、心不全増悪の主因である。近年、頚動脈小体における末梢化学受容器反射亢進が、高血圧や心不全患者において、交感神経活性化の主要な原因であることが報告されていることから、当該研究では、頚動脈小体化学受容器除神経による心不全に対する新規自律神経減負荷治療の開発に向けた基盤研究を行った。
治療効果を検証する前段階として、頚動脈小体化学受容器反射による交感神経調節系への定量的な影響を比較検討する基礎実験を行い、頚動脈小体化学受容器反射によって交感神経活動が著明に上昇すること、また動脈圧受容器反射のリセッティング現象を伴うことを証明した。治療効果検証実験としては、高血圧性心不全モデルラットにおいては、頚動脈小体化学受容器除神経により、有意な交感神経活動低下を認め、それにより圧利尿曲線の左方シフトを伴った血圧低下と著明な長期予後の改善（relative risk reduction: 65%）を認めた（American Journal of Hypertension誌）。また、心筋梗塞後心不全モデルラットにおいても、有意な交感神経活動低下を認め、長期の心臓リモデリング抑制と心不全指標の改善効果を示した。心筋梗塞後心不全モデルにおいては、抗炎症効果をも有することを証明した（日本循環器学会総会、米国自律神経学会にて報告）。
以上の結果から、頚動脈小体化学受容器除神経は、高血圧や心不全などの交感神経活性化が病態生理に大きく関わる循環器疾患において、有効な新規自律神経減負荷治療になりうると結論づけた。一方で、臨床への応用は慎重かつさらなる検討が必要であることが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Carotid Body Denervation Markedly Improves Survival in Rats With Hypertensive Heart Failure. (2017)
  • Author(s): Fujii K, Saku K, Kishi T, Oga Y, Tohyama T, Nishikawa T, Sakamoto T, Ikeda M, Ide T, Tsutsui H, Sunagawa K.
  • Journal Title: Am J Hypertens. Volume: 未定 Pages: In press
  • DOI: 10.1093/ajh/hpx062.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Intravenous electrical vagal nerve stimulation prior to coronary reperfusion in a canine ischemia-reperfusion model markedly reduces infarct size and prevents subsequent heart failure. (2017)
  • Author(s): Arimura T, Saku K, Kakino T, Nishikawa T, Tohyama T, Sakamoto T, Sakamoto K, Kishi T, Ide T, Sunagawa K.
  • Journal Title: Int J Cardiol. Volume: 227 Pages: 704-710
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2016.10.074.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prediction of hemodynamics under left ventricular assist device. (2017)
  • Author(s): Kakino T, Saku K, Sakamoto T, Sakamoto K, Akashi T, Ikeda M, Ide T, Kishi T, Tsutsui H, Sunagawa K.
  • Journal Title: Am J Physiol Heart Circ Physiol. Volume: 312 Pages: H80-H88
  • DOI: 10.1152/ajpheart.00617.2016.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Total Mechanical Unloading Minimizes Metabolic Demand of Left Ventricle and Dramatically Reduces Infarct Size in Myocardial Infarction. (2016)
  • Author(s): Saku K, Kakino T, Arimura T, Sakamoto T, Nishikawa T, Sakamoto K, Ikeda M, Kishi T, Ide T, Sunagawa K.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11 Pages: e0152911
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0152911.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Optimal Titration Is Important to Maximize the Beneficial Effects of Vagal Nerve Stimulation in Chronic Heart Failure. (2016)
  • Author(s): Nishizaki A, Sakamoto K, Saku K, Hosokawa K, Sakamoto T, Oga Y, Akashi T, Murayama Y, Kishi T, Ide T, Sunagawa K.
  • Journal Title: J Card Fail Volume: 22 Pages: 631-638
  • DOI: 10.1016/j.cardfail.2016.04.021.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Autonomic Dysfunction Parallels the Progression of Pulmonary Arterial Hypertension in Monocrotaline Rats. (2016)
  • Author(s): Shinoda M, Saku K, Oga Y, Tohyama T, Nishikawa T, Abe K, Takehara T, Kishi T, Tsutsui H, Sunagawa K.
  • Organizer: Scientific Sessions 2016 of the American Heart Association
  • Place of Presentation: New Orleans, U.S.A.)
  • Year and Date: 2016-11-13 – 2016-11-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Carotid body denervation prevents the worsening of cardiac function and heart failure in rat models of hypertension and myocardial infarction. (2016)
  • Author(s): Fujii K, Saku K, Oga Y, Nishizaki A, Takehara T, Akashi T, Kishi T, Sunagawa K.
  • Organizer: 25th Annual American Autonomic Society
  • Place of Presentation: San Diego, U.S.A.
  • Year and Date: 2016-11-03 – 2016-11-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cartid Body Removal markedly Improves Survival via Sympathoinhibition, Depressor Response and Leftward Shifting of the Pressure-Natriuresis Curve in Dahl Salt-Sensitive Rats. (2016)
  • Author(s): Fujii K, Saku K, Oga Y, Nishizaki A, Akashi T, Takehara T, Kishi T, Sunagawa K.
  • Organizer: Experimental Biology 2016
  • Place of Presentation: San Diego, U.S.A
  • Year and Date: 2016-04-03 – 2016-04-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Vagal nerve stimulation for prevention and treatment of heart failure. (2016)
  • Author(s): Saku K, Nishizaki A, Arimura T, Sunagawa K
  • Organizer: Experimental Biology 2016
  • Place of Presentation: San Diego, U.S.A
  • Year and Date: 2016-04-03 – 2016-04-03
  • Int'l Joint Research