敗血症病態における心筋細胞内Ca2+動態の解析

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K11047
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 渡邊 泰秀 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50305380)
• 研究分担者: 服部 裕一 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (50156361) ; 松田 直之 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (50332466)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: Na/Ca交換電流 / パッチクランプ法 / 心室筋細胞

研究実績の概要

目的：KATP channel開口薬のpinacidilは、心室筋の自動性不整脈のひとつである遅延後脱分極（delayed afterdepolarization:DAD)を抑制する報告から、DADに関与するNa/Ca交換電流に対する作用を検討した。
結果：pinacidilは心室筋に存在するNCX電流を濃度依存性に促進した。そのメカニズムは、NO/ｃGMP/PKG経路を介して促進した。
考察：pinacidilのDAD抑制作用は、KATP channelを開口することで心室筋細胞の活動電位持続時間を短縮させ、さらに、NCXのCa追い出しモードを促進することで、細胞内Ca濃度の増加を防ぎDADの発生を予防することが示唆された。
その結果は、Naunyn-Schmiederberg's Archives of Pharmacologyに２０１９年３月に採択され、掲載予定である。

マウスを用いた研究では，正常（WT）およびNCXノックアウト（NCX-KO）の雄性マウスを用い，盲腸結紮穿孔により，敗血症モデル動物とする。具体的には，イソフルラン麻酔下で左臍下に約5 mmの切開を行い，虫垂を膨出した後，虫垂の先端に糞便を充満させ，先端約5 mmを結紮し，23G針で2箇所に穿孔を加える。対照群は腹膜切開と虫垂先端の膨出のみを行ったものとする。虫垂を腹腔内に戻した後，皮膚切開部を縫合する。研究対象は，対照群，敗血症3時間群，敗血症6時間群，敗血症10時間群，敗血症24時間，および敗血症48時間とし，摘出心臓を用いて研究を進める。また，時系列で心窩部からの心エコー評価を行い，右室駆出率と左室駆出率を評価する。現在、進行中である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

目的：KATP channel開口薬のpinacidilは、心室筋の自動性不整脈のひとつである遅延後脱分極（delayed afterdepolarization:DAD)を抑制する報告から、DADに関与するNa/Ca交換電流に対する作用を検討した。
結果：pinacidilは心室筋に存在するNCX電流を濃度依存性に促進した。そのメカニズムは、NO/ｃGMP/PKG経路を介して促進した。
考察：pinacidilのDAD抑制作用は、KATP channelを開口することで心室筋細胞の活動電位持続時間を短縮させ、さらに、NCXのCa追い出しモードを促進することで、細胞内Ca濃度の増加を防ぎDADの発生を予防することが示唆された。
その結果は、Naunyn-Schmiederberg's Archives of Pharmacologyに２０１９年３月に採択され、掲載予定である。
しかしながら、マウス敗血症モデルに対するNCXの機能との関係、さらに薬物の作用についての解明は、少しばかり遅れている。

今後の研究の推進方策

マウスを用いた研究では，正常（WT）およびNCXノックアウト（NCX-KO）の雄性マウスを用い，盲腸結紮穿孔により，敗血症モデル動物とする。具体的には，イソフルラン麻酔下で左臍下に約5 mmの切開を行い，虫垂を膨出した後，虫垂の先端に糞便を充満させ，先端約5 mmを結紮し，23G針で2箇所に穿孔を加える。対照群は腹膜切開と虫垂先端の膨出のみを行ったものとする。虫垂を腹腔内に戻した後，皮膚切開部を縫合する。研究対象は，対照群，敗血症3時間群，敗血症6時間群，敗血症10時間群，敗血症24時間，および敗血症48時間とし，摘出心臓を用いて研究を進める。また，時系列で心窩部からの心エコー評価を行い，右室駆出率と左室駆出率を評価する。現在、浜松医科大学循環器内科博士課程大学院生とともに進行中である。

次年度使用額が生じた理由

前年度、敗血症モデルマウスの実験が計画予定よりも遅くなったため、使用予定経費を施行できなかった。２０１９年度から敗血症モデルマウスの実験を開始した。今後、その研究にかかわる実験に使用する予定である。さらに、学会発表などの出張費に使用する予定である。
また、採択された論文の経費、さらに、現在進行している総説の投稿費用に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Pinacidil, a KATP channel opener, stimulates cardiac Na+/Ca2+ exchanger function through the NO/cGMP/PKG signaling pathway in guinea pig cardiac ventricular myocytes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iguchi K, Saotome M, Yamashita K, Hasan P, Sasaki M, Maekawa Y, Watanabe Y.
  • 雑誌名: Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 巻: 392 ページ: 949-959
  • DOI: 10.1007/s00210-019-01642-1.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cardioprotective and functional effects of levosimendan and milrinone in mice with cecal ligation and puncture-induced sepsis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita S, Suzuki T, Iguchi K, Sakamoto T, Tomita K, Yokoo H, Sakai M, Misawa H, Hattori K, Nagata T, Watanabe Y, Matsuda N, Yoshimura N, Hattori Y
  • 雑誌名: Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 巻: 391 ページ: 1021-1032
  • DOI: 10.1007/s00210-018-1527-z.
  • 査読あり
• [学会発表] The effects of pinacidil, an ATP-sensitive K+ channel opener on cardiac Na＋/Ca²＋ exchanger function in guinea pig cardiomyocytes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iguchi K, Saotome M, Yamashita K, Ikoma T, Hasan P, Maekawa Y, Watanabe Y.
  • 学会等名: 63RD ANNUAL MEETING OF THE BIOPHYSICAL SOCIETY, Baltimore
  • 国際学会
• [学会発表] Pinacidil, a KATP channel opener stimulate a cardiac Na＋/Ca²＋ exchanger function through NO/cGMP/PKG pathways in guinea-pig cardiac myocytes． (2018)
  • 著者名/発表者名: 33.Iguchi K, Watanabe Y, Saotome M, Yamashita K, Sasaki M, Maekawa Y．
  • 学会等名: WCP2018 (18th WORLD CONGRESS OF BASIC AND CLINICAL PHARMACOLOGY)
  • 国際学会
• [図書] コメディカルのための薬理学 第三版 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邊泰秀、安西尚彦、桜田香（編）
  • 総ページ数: 250
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 978-4-254-33010-6