不全心のエネルギー効率改善法の開発:EmaxとPVAの応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07508003
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 菅 弘之 岡山大学, 医学部, 教授 (90014117)
• 研究分担者: 荒木 淳一 岡山大学, 医学部, 助手 (80271055) ; 松原 広己 岡山大学, 医学部, 助手 (70252955) ; 高木 都 岡山大学, 医学部, 助教授 (00033358)
• キーワード: Emax / PVA / Emaxの酸素コスト / カルシウムハンドリング / 興奮収縮連関 / 心筋スライス / 酸素消費量

研究概要

これまで主として、イヌ摘出交叉潅流心臓標本を用いて、種々の収縮不全心を作製して、その前負荷、後負荷、収縮性を様々な方法で変えて、収縮性の指標のEmax(収縮期末圧容積関係の勾配)、心臓の発生する総機械エネルギーのPVA(圧容積面積)、さらには、心臓の一拍毎に消費する酸素消費量(Vo_2)を測定算出した。Vo_2-PVA関係は直線性を示し、勾配はPVAの酸素コストで逆数は収縮効率であるが、両者共、多くの収縮不全心で変わらなかった。また、Y軸切片はPVAに依存しない酸素消費量を示すが、これは機械的に無負荷の状態でクロスブリッジサイクリングに関与しない酸素消費と思われるが、全心臓標本では、完全な無負荷状態は得られない。そこで新たに確立したラット心臓の心筋スライス標本で完全な無負荷状態で電気刺激により自由収ekを行なわせた際の酸素消費速度を測定できる計測系を用いて,酸素消費が基礎代謝と興奮収縮連関の消費からのみか,あるいは残存的クロスブリッジサイクリングの酸素消費も含まれているのかを検討した。クロスブリッジサイクリングを選択的に抑制する2,3-butandione monooxime (BDM)を作用させても,心筋スライスの自由収縮による酸素消費速度は不変であったので、残存的クロスビリッジサイクリングは起こっていないことが明らかになった。さらに,興奮収縮連関中のカルシウムハンドリングのどの程度が,効率の高い筋小胞体経由か,その半分の効率しかない形質膜経由かを定量するために,期外収縮後増強収縮の減衰時定数を求めて,細胞内カルシウム再循環率(RF)を計算した.その結果,正常心のRF=0.6に比べて,例えばリアノジン処理不全心ではRF=0.5にまで低下し,興奮収縮連関でのエネルギー浪費が起こり,結果的に心臓エネルギー効率が低下することなどが明らかとなった.

研究成果

• [文献書誌] Shimizu J,Takaki M,Kohno K,Araki J,Matsubara H,Suga H: "Sinusoidal and exponetial decays of postextrasystolic transient alternans in excised blood-perfused canine hearts." Japanese Journal of Physiology. 45. 837-848 (1995)
• [文献書誌] Matsushita T,Takai M,Fujii W,Matsubara H,Suga H: "Lett ventricular mechanoenergetic under altered coronary perfusion in guinea pig hearts." Japanese Journal of Physiology. 45. 991-1004 (1995)
• [文献書誌] Zhao LY,Takaki M,Fujii W,Ishioka K,Suga H: "Discrepancy between left ventricular mechanoenergetics and mitochondrial respiratory function in canine acute failing hearts." Pathophysiology. 2. 211-216 (1995)
• [文献書誌] Yasuhara S,Takaki M,Kikuta A,Suga H: "Myocardial Vo_2 of mechanically unloaded contraction of rat ventricular slices measured by a new approach." American Journal of Physiology. 270. H1063-H1070 (1996)
• [文献書誌] Yamaguchi H,Takaki M,Matsubara H,Yasuhara S,Suga H: "Constancy and variability of contractile effciency as a function of calcium and cross-bridge kinetics : simulation." American Journal of Physiology. 270. H1501-H1508 (1996)
• [文献書誌] Ito H,Takaki M,Yamaguchi H,Tachibana H,Suga H: "Left ventricular volumetric conductance catheter for rats." American Jpurnal of Physiology. 270. H1509-H1514 (1996)
• [文献書誌] Takaki M,Nakahara H,Kawatani Y,Utsumi K,Suga H: "No Suppression of respiratory function of mitochondria isolated from hearts of anesthetized rats with high-dose pentobarbarbital sodium." Japanese Journal of Physiology. (in press).
• [文献書誌] Tachibana H,Takaki M,Lee S,Ito H,Yamaguchi H,Suga H: "New mechanoenergetic evaluation of left ventricular contractility in in situ rat hearts." American Journal of Physiology. (in press).
• [文献書誌] Takaki M,Matsubara H,Araki J,Zhao LY,Ito H,Yasuhara S,Fujii W,Suga H: "Sasayama S(Ed:) New Horizons for Failing Heart Syndrome" Springer-Veriag Tokyo, 273 (1996)