吸入麻酔薬の心筋保護作用とマイクロドメイン・ミトコンドリアダイナミクスの役割

• 研究課題/領域番号: 19K09353
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分55050:麻酔科学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 堤 保夫 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (90523499)
• 研究分担者: 森尾 篤 広島大学, 病院(医), 助教 (60868389) ; 三好 寛二 広島大学, 医系科学研究科(医), 助教 (50645364)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 心筋保護作用 / 吸入麻酔薬 / 細胞膜マイクロドメイン / ミトコンドリア / 虚血再灌流障害 / カベオラ・カベオリン / マイクロドメイン

研究開始時の研究の概要

近年、吸入麻酔薬やオピオイドなど心筋保護作用をあらわす様々な薬物が報告されており注目を浴びてきた。申請者は吸入麻酔薬によって細胞膜マイクロドメインを介した心筋保護作用が活性化されることを突き止め、重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。
また近年の研究によると、ミトコンドリア機能の調節も心筋保護作用に関与していることも明らかになっている。しかし、細胞膜マイクロドメインを介した吸入麻酔薬の心筋保護作用に対してミトコンドリア機能調節がどのように作用するかは明らかではないため、その作用を明らかにする。

研究成果の概要

吸入麻酔薬であるイソフルランには心筋保護効果があることが知られているが、そのメカニズムの全容は明らかではない。そこで本研究は、in vivo および in vitro マウスモデルを用いて、虚血再灌流障害に対する吸入麻酔薬の心筋保護作用が、細胞膜マイクロドメインを介することを明らかにするとともに、ミトコンドリアダイナミクスも同様にその心筋保護作用に重要な役割を演じていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本では、ガンが死亡原因の1位であるが、脳卒中・心筋梗塞・心不全・腎不全など心血管障害に基づく死亡はガン以上になると推測される。すでに欧米各国では心血管死亡が非常に多く、また、我が国では超高齢化社会を迎えて加齢による心血管障害が急速に増加しており、その対策は患者自身のQOLや生命予後のみならず、医療経済面からも極めて重要な課題である。申請者は細胞膜マイクロドメインであるカベオラ、カベオリンの影響に注目し、循環器障害について新たな面からアプローチし、そのメカニズムを明らかにしている。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)
• [雑誌論文] Leucine induces cardioprotection in vitro by promoting mitochondrial function via mTOR and Opa-1 signaling. (2021)
  • 著者名/発表者名: Morio A, Tsutsumi R, Kondo T, Miyoshi H, Kato T, Narasaki S, Satomi S, Nakaya E, Kuroda M, Sakaue H, Kitamura T, Tsutsumi YM
  • 雑誌名: Nutr Metab Cardiovasc Dis 巻: 31 号: 10 ページ: 2979-2986
  • DOI: 10.1016/j.numecd.2021.06.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Leucine imparts cardioprotective effects by enhancing mTOR activity and mitochondrial fusion in a myocardial ischemia/reperfusion injury murine model. (2021)
  • 著者名/発表者名: Morio A, Tsutsumi R, Satomi S, Kondo T, Miyoshi H, Kato T, Kuroda M, Kitamura T, Hara K, Saeki N, Sakaue H, and Tsutsumi YM
  • 雑誌名: Diabetol Metab Syndr 巻: 13 号: 1 ページ: 39-39
  • DOI: 10.1186/s13098-021-00755-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Branched-chain amino acids-induced cardiac protection against ischemia/reperfusion injury. (2020)
  • 著者名/発表者名: Satomi S, Morio A, Miyoshi H, Nakamura R, Tsutsumi R, Sakaue H, Yasuda T, Saeki N, Tsutsumi YM
  • 雑誌名: Life Science 巻: 245 ページ: 117368-117368
  • DOI: 10.1016/j.lfs.2020.117368
  • NAID: 120006993613
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of a new face mask concept for oxygen administration: a crossover study in healthy volunteers. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kondo T, Saeki N, Otsuki S, Tsutsumi YM.
  • 雑誌名: Journal of Anesthesia 巻: 34 号: 6 ページ: 950-952
  • DOI: 10.1007/s00540-020-02861-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] An outcome study of adult in-hospital cardiac arrests in non-monitored areas with resuscitation attempted using AED. (2020)
  • 著者名/発表者名: Moriwaki K, Watanabe T, Yasuda M, Katagiri T, Ueki M, Kurita S, Sanuki M, Tsutsumi YM.
  • 雑誌名: Am J Emerg Med 巻: 38 号: 12 ページ: 2524-2530
  • DOI: 10.1016/j.ajem.2019.12.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propofol induces the elevation of intracellular calcium via morphological changes in intracellular organelles, including the endoplasmic reticulum and mitochondria. (2020)
  • 著者名/発表者名: Urabe T, Yanase Y, Motoike S, Harada K, Hide I, Tanaka S, Tsutsumi YM, Kawamoto M, Sakai N.
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol 巻: 884 ページ: 173303-173303
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2020.173303
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Assessment of postoperative nutritional status and physical function between open surgical aortic valve replacement and transcatheter aortic valve implantation in elderly patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Mayu Sebe, Rie Tsutsumi, Takuro Oyama, Yousuke T. Horikawa, Yuta Uemura, Nami Kakuta, Yoko Sakai, Atsushi Morio, Hirotsugu Miyoshi, Takashi Kondo, Tomoaki Urabe, Yuko Noda, Satoshi Kamiya, Noboru Saeki, Masashi Kuroda, Katsuya Tanaka, Yasuo M. Tsutsumi, and Hiroshi Sakaue.
  • 雑誌名: The Journal of Medical Investigation 巻: 67 号: 1.2 ページ: 139-144
  • DOI: 10.2152/jmi.67.139
  • NAID: 130007839863
  • ISSN: 1343-1420, 1349-6867
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Postoperative nausea and vomiting following lower limb surgery :a comparison between single-injection intraarticular anesthesia and continuous epidural anesthesia (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuta Uemura, Yoko Sakai, Yasuo M. Tsutsumi, Nami Kakuta, Chiaki Murakami, Shiho Satomi, Takuro Oyama, Naohiro Ohshita, Tomoya Takasago, Daisuke Hamada, Koichi Sairyo, and Katsuya Tanaka.
  • 雑誌名: The Journal of Medical Investigation 巻: 66 号: 3.4 ページ: 303-307
  • DOI: 10.2152/jmi.66.303
  • NAID: 130007733031
  • ISSN: 1343-1420, 1349-6867
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Monitoring of muscle mass in critically ill patients: comparison of ultrasound and two bioelectrical impedance analysis devices. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nobuto Nakanishi, Rie Tsutsumi, Yoshihiro Okayama, Takuya Takashima, Yoshitoyo Ueno, Taiga Itagaki, Yasuo Tsutsumi, Hiroshi Sakaue, and Jun Oto.
  • 雑誌名: Journal of Intensive Care 巻: 7 号: 1 ページ: 61-61
  • DOI: 10.1186/s40560-019-0416-y
  • NAID: 120006939635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Pleth variability index predicts hemodynamic derangements in patients undergoing oral surgery. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazumi Takaishi, Tomohiro Aoyama, Shigeki Fujiwara, Ryo Otsuka, Satoru Eguchi, Yasuo M. Tsutsumi, Shinji Kawahito, Hiroyuki Kinoshita, and Hiroshi Kitahata.
  • 学会等名: American Society of Anesthesiologist Annual Meeting
  • 国際学会