Large animal experimental study on lung repair by hydrogen diffusion for lung transplantation from donation after cardiac death

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04295
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊達 洋至 京都大学, 医学研究科, 教授 (60252962)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 陳 豊史 京都大学, 医学研究科, 准教授 (00452334) ; 濱路 政嗣 京都大学, 医学研究科, 講師 (70782142)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 心停止ドナー / 水素水 / 虚血再灌流障害 / 冷保存 / 肺移植

Outline of Annual Research Achievements

【背景】日本での脳死ドナー不足は深刻であり、心停止ドナーからの肺移植が可能となれば、多くの患者の救命につながる。心停止ドナー肺の利用には、温虚血障害の克服が重要課題である。我々は、抗酸化作用と拡散能を有する「水素」に着眼し、小動物であるラット移植モデルにおいて、水素水の胸腔内灌流により、水素が胸膜を透して心停止ドナー肺に拡散し、温虚血障害を改善することを突き止めた。そこで、より臨床に近い大動物（ビーグル犬）を用いて、胸腔ドレーンから水素水を胸腔内に灌流することにより心停止ドナーからの肺移植を可能にすることを目的に実験を計画した。温虚血2時間モデルで5回の実験を行ったが、水素水の効果は見られなかった。ビーグル犬の肺が大きいため、胸膜を透して、十分に水素が肺中心部まで拡散しないことが原因と思われた。そこで、温虚血モデルではなく冷虚血モデルを使用することとした。
【対象と方法】実験動物には雌のビーグル成犬を使用し、コントロール群（CON群：n=5）と水素群（H2群：n=5）の2群に分けて比較。CON群ではドナー肺は通常のET-KYOTO液にてフラッシュし、23時間浸漬保存し、H2群では水素含有ET-KYOTO液を使用した。両群ともレシピエント犬の左片肺移植を行い、計4時間再灌流した。
【結果】反復測定分散分析の比較において、PaO2は、H2群がCON群に比し有意に高値であり（p=0.045）、PaCO2は、H2群がCON群に比し有意に低値であった（p<0.001）。動肺コンプライアンスはH2群で有意に良好であった（p=0.029）。
【結語】水素含有ET-KYOTO液はイヌの左片肺移植モデルにおいて、長時間冷保存後の虚血再灌流障害を抑制することを示した。長時間の令保存が可能となることは、日本の脳死ドナー不足対策に有用であり、日本の肺移植数を増加せる可能性を示した意義は大きい。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Protective effects of a hydrogen-rich solution during cold ischemia in rat lung transplantation. (2020)
  • Author(s): Saito M, Chen-Yoshikawa TF, Takahashi M, Kayawake H, Yokoyama Y, Kurokawa R, Hirano SI, Date H.
  • Journal Title: J Thorac Cardiovasc Surg Volume: 159 Pages: 2110-2118
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2019.09.175.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intermediate outcomes of right-to-left inverted living-donor lobar lung transplantation. (2019)
  • Author(s): Chen-Yoshikawa TF, Tanaka S, Yamada Y, Yutaka Y, Nakajima D, Ohsumi A, Hamaji M, Menju T, Date H.
  • Journal Title: Eur J Cardiothorac Surg Volume: 56 Pages: 1046-1053
  • DOI: 10.1093/ejcts/ezz244.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Living-donor lobar lung transplants provide comparable pulmonary function to cadaveric lung transplants. (2019)
  • Author(s): Nakajima D, Chen-Yoshikawa TF, Ohsumi A, Date H.
  • Journal Title: J Thorac Cardiovasc Surg Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2019.07.099.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acquired recipient pulmonary function is better than lost donor pulmonary function in living-donor lobar lung transplantation. (2019)
  • Author(s): Kayawake H, Chen-Yoshikawa TF, Hamaji M, Nakajima D, Ohsumi A, Aoyama A, Date H.
  • Journal Title: J Thorac Cardiovasc Surg Volume: 158 Pages: 1710-1716
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2019.06.058.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hydrogen-rich preservation solution attenuates lung ischemia-reperfusion injury after prolonged cold ischemia in a canine left lung transplant model. (2019)
  • Author(s): Hidenao Kayawake, Toyofumi F. Chen-Yoshikawa, Masao Saito, Shin-ichi Hirano, Hiroya Yamagishi, Fumiaki Gochi, Ryo Okabe, Junko Tokuno, Satoshi Ueda, Yuhei Yokoyama, Masaki Ikeda, Hiromi Oda, Yoshito Yamada, Yojiro Yutaka, Daisuke Nakajima, Akihiro Ohsumi, Masatsugu Hamaji, Hiroshi Date
  • Organizer: ISHLT 2019 Annual Meeting and Scientific Sessions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 水素含有臓器保存液は肺移植後の虚血再灌流障害を抑制する (2019)
  • Author(s): 栢分秀直、陳豊史、齊藤正男、平野伸一、黒川亮介、山岸弘哉、岡部亮、合地史明、徳野純子、上田聡司、横山雄平、池田政樹、尾田博美、山田義人、豊洋次郎、中島大輔、大角明宏、濱路政嗣、伊達洋至
  • Organizer: 第36回日本呼吸器外科学会