Functional assessment and cardio-protective post-conditioning strategies of the donor heart following circulatory death

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03763
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 松宮 護郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20314312)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 秀樹 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (50738987) ; 黄野 皓木 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (40375803) ; 松浦 馨 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (50436375) ; 渡邉 倫子 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20766274) ; 乾 友彦 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (70816503)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 虚血再灌流障害 / 心臓移植 / 心停止下ドナー / IL-11 / post conditioning

Outline of Annual Research Achievements

ラットを用いてDCD heartの循環停止前と同様な温阻血状態(25分)をつくり、IL-11投与群と非投与群で虚血再灌流障害の程度を比較検討した。その結果、max dP/dT,　min dP/dTをはじめとした血行力学的分析の結果においては、すべての時点においてIL-11グループで良好な結果が得られた。しかし、冠静脈流出液中のすべての心筋バイオマーカー（AST, LDH, CK-MB, Lactate）に有意差は認めず、また組織病理学的分析においても、酸化ストレスの関与、心筋細胞アポトーシスの兆候を示さなかった。ところが電子顕微鏡分析において心筋ミトコンドリアの形態学的変化が観察された。対照群では、ミトコンドリアが膨化し、そのマトリックスが希釈されていたが、IL-11投与群では、内部構造が保持され、正常な心臓ミトコンドリアと形状が類似したものが優位に残存している結果となった。温阻血再灌流障害に伴うミトコンドリアレベルでの障害に有意な差が認められているという所見は、これまで世界的にも報告がない。そこで心筋ミトコンドリア障害について更なる評価を実施するために、IL-11のミトコンドリア保護効果についてSTAT3リン酸化の観点からの解析を加え、その機序を解明した。さらに、ミトコンドリア細胞呼吸に関しても検討し、IL-11のpost conditioning効果はいかにして得られているのかを検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症の流行があり、比較的多人数が密な環境で集まって実験室の中で行う大動物実験の遂行が困難であった。その代わりに小動物ではあるが、同様の条件で心停止後ドナー心に関する実験を行い、IL-11が虚血再灌流障害によるミトコンドリア機能の障害に保護的に働き、心停止後ドナー心の機能を改善させうることを示すことができた。これは今後、施行予定である実験の基礎的データとして重要であり、IL-11の温阻血心に対するpost conditioning効果の機序を解明するものである。

Strategy for Future Research Activity

IL-11が温阻血心における虚血再灌流障害によるミトコンドリア機能の障害に保護的に働き、心停止後ドナー心の機能を改善させうることを示すことができたにで、今後、さらに、IL-11の温阻血心に対するpost conditioning効果の機序を解明していく方針である。