脳死ラットにおける新規心不全治療薬による心筋保護効果の検討

• 研究課題/領域番号: 21K08958
• 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: 関西医科大学
• 研究代表者: 上林 卓彦 関西医科大学, 医学部, 教授 (10273640)
• 研究分担者: 岩崎 光生 関西医科大学, 医学部, 講師 (80528365)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 臓器保護 / 移植 / 心不全 / 脳死 / 心筋保護

研究開始時の研究の概要

脳死発生時にはカテコラミンの大量放出に引き続き炎症反応、サイトカインや活性酸素の増加などがおこり、臓器が障害される。その後、心機能障害と交感神経刺激の消失から心拍出量が低下し、低灌流により臓器障害が助長される。
脳死患者の循環管理には経験的に血管収縮薬や強心薬による血圧や臓器血流の維持が試みられているが、その臓器保護に関する有用性についてはほとんど報告がない。
近年、非カテコラミン系の新規心不全治療薬の研究が進んでいる。今回の研究では、これらの薬剤が脳死モデルラットの循環動態の安定化に有用か、また心機能の維持・または改善に効果があるかを明らかにする。

研究実績の概要

9週齢のSDラットをセボフルランの吸入で緩徐導入した後に気管切開・人工呼吸した。頸動脈と頸静脈に24Gのカニューラを挿入して動静脈ラインを確保した。次に頭蓋内に4FrのFogarty catheterを挿入した。開胸して心尖部より左心室に圧カテーテルと容量カテーテルを挿入し、左心室のPV loopを描出した。その後、頭蓋内に留置したバルーンを膨らませることで脳死を導入した。
コントロール群では、脳死から240から360分の間に心機能が低下して心停止に至る結果が得られた。収縮期血圧、左室駆出率、dp/dt maxが徐々に低下していき、脳死360分後には約50%が心停止となった。
心不全治療薬のデータを取る前にポジティブコントロールとして、鎮静作用だけでなく、臓器保護効果が報告されているデクスメデトミジンの効果を調べた。デクスメデトミジン5μg/kg/hの持続静脈内投与により、脳死360分後でも心停止することがなく、左室駆出率、dp/dt maxがコントロール群に比べて高く維持された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

急速に脳死導入すると心不全・肺水腫を起こして心停止するため、脳死後に心機能が低下するデータを取ることができなかったが、頭蓋内のバルーンを拡張させる時の圧を測定することで脳死直後の心停止を減らすことができた。
コントロール群の血行動態に関するデータの採取が終わったため、現在、ポジティブコントロール群としてデクスメデトミジンの臓器保護作用を調べている。
デクスメデトミジン5μg/kg/hの持続静脈内投与によって、脳死360分後でも血行動態が維持できることがわかった。
次年度は他の心不全治療薬を投与して、脳死ラットの心機能への影響をデクスメデトミジンと比較して調べることができると考えている。

今後の研究の推進方策

心不全治療薬であるlevosimendan, omecamtiv mecarbi, cimaglermin alfa, urocortin-2, empaglifozinを投与して、脳死導入後の血圧、脈拍、左室駆出率、dp/dt maxの経時的な変化を測定する。
また、各心不全治療薬を投与した脳死ラットにアドレナリン10μg/kgを静脈投与することで不整脈を誘発し、アドレナリン投与後3分間で発生した不整脈の種類・頻度・持続時間を比較する。
デクスメデトミジン群に比して心機能保護、抗不整脈作用をしめした薬剤について、投与した群の左心室の心筋組織を採取する。ウエスタンブロッティングを行い、PI3kinase-Akt経路に関わるタンパク質の発現・リン酸化を定量し、コントロール群と比較することにより各種薬剤の強心作用・心筋保護作用に関与するメカニズムを明らかにする予定である。