関心 術 におけるリ ドカイン ・ ニ コ ランジル血 性 心筋保護法の基礎的研 究
金 沢 大 学医 学 部 医 学 科 外 科 学 第 一 講座 (主 任: 渡遽 洋 字 教授) 山 口 聖 次 郎
現 在, 臨床使用されている心 筋保 護の基 軸 を な す ものは カ リ ウムを 用いた脱 分 極 性 心 筋 保 護 法である・ 近乳 より 良い 心 筋 保 護を目指し て新しい概 念の心 筋保 護 液の開 発が行わ れ ている・ その 一端と し て ナ ト リ ウムチャネル阻害薬 を 用いた非 脱 分 極 性 心 筋 保 護 法と A T P感 受 性カ リ ウムチャネル開口薬 を用いた過 分 極 性 心 筋 保 護 法がある・ こ れまでのナ ト リ ウムチャネ
ル阻害 薬 を 用いた心 筋 保 護 液はすべて品 質性であ り, 血性 心 筋 保 護 液は報 告さ れ ていない・ 本 研 究で は ナ ト リ ウムチャネル阻 害 薬である リ ドカインに A Ⅳ感受性カ リ ウムチャネル開口薬であるニ コランジルを 添 加 した新しい血性 心 筋 保 護 液 を 開発し,
その心 筋 保 護 効 果 を 現 在 臨 床に使 用さ れ ている カ リ ウム血 性 心 筋 保 護 液と比 較し た. 成 犬 を 用い, 完 全体外 循 環下 に 6 0分 間
の大 動 脈 遮 断 を行い, 遮 断 解 除1時 間後に心 機 能を測 定し た. A群6頭で は カ リ ウム心 筋 保 護 液1 0 0mlを2 0分 毎に 5分 間で大 動 脈 基 部より 注 入し た. B群7頭で は開 発し た心 筋 保 護液を 同じ間 隔で同 量 注 入し た. 心 停 止 所 要 時 間は両 群に差 を 認めなか
っ た. 大動 脈 遮 断解 除直 後の心 室 細動の発 生は A 群3頭に の み認め B 群に はなか った. 心 機 能 測 定で は, 大 動 脈 収 縮 期 庄は再 海 流1時 間後に両群とも有 意に低 下し た が, B群に おいて高 値であった. コ ンダ ク タン スカ テ ー テルを 用いた左 心 庄 容 積 曲線 で は左 童最 大エラスタン ス の心 停 止 前借に対 する再 港 流1時 間後の比率は B 群が A 群に比し て高 値であった. 左 重 仕 事 量 も 同 様に その比率は B 群が A群に比 して高値であった. 左 室 拡 張 末 期 庄は再 港 流1時 間 後に上昇し た が, 両 群 間に差は な かっ た・
体外 循 環か ら の離 脱に要し た時 間は B群に おいて短かった. 体 外 循 環 後の心 筋 組 織 水 含 有率は B 群に おいて低かった・ 再 濯 流 3時 間後のトロポニ ンT は両 群 間に差は な かっ た. 病 理 組 織 像で は A 群に おいて より 強い浮 腫が認め ら れ た. B 群1頭に おいて 測 定し た リ ド カ イン血中 濃 度は再 港流3 0 分後に は安 全 域であっ た. リ ド カイン ・ ニ コ ランジル血性 心 筋 保 護 液は従 来のカ リ ウム心 筋 保 護 液と比 較し再 港流後の心 機 能 回復 及び心 浮 腫軽 減に おいて優れ ていた.
臨野 W O rd$ C a rdioplegi a,li do cai n e, myO C ar dial is che mia
, m yO C ardi al pr ote ctio n, nic o r an dil
関 心術に おける心 筋 保 護は体外 循 環と ともに必 要 不可欠 な補 助 手 段である. 現 在の心筋保 護 液は品 質性と 血液 性の2種に分 け られ る が ともに カ リ ウムを 主 体と し て心 停 止 を 得ている. カ リ ウムが引 き 起こす心 停 止は, 心 筋 細胞 膜 電 位の脱 分 極 終 了 時 に細 胞 内カ リ ウムの細 胞 外へ の流 出 を 阻害する こ と に よ る. カ リ ウム心 筋 保 護 液は H e a r s eら1)(1 9 7 6 年) に よっ て報 告さ れ,
以後 現在に至るまで改 良が重 ねら れ てき た. 一 方, カ リ ウムに
よ る心 停 止と は異 なった概 念の心 筋 保 護 液の探 求 も なさ れ てき た. Su n am 0ri ら2)が報 告し た リ ド カ インに よ る心 停 止は主に ナ トリ ウムチャネルを 麻 痔さ せ活動 電 位の発 生 を抑 制 すること に よ る た め, カ リ ウ ムの脱 分 極 性 心停 止に対し非 脱 分 極 性 心 停 止 と呼ば れ ている. さら に近年に おいて A T P感受性カ リ ウムチャ
ネルG m ‑S e n Sitiv epota s siu m cha n n el,KHrO 開口薬 を用いた過 分極 性 心停止 法が報告 され てい る3)4). K〟 Ⅳ開口薬は心 筋 細 胞 の活 動 電 位 時 間 を短 縮 し活 動 電位を消 失さ せ心 停 止 を 起こす. その際の膜 電 位は過 分極 状 態にあ り, 電位 依 存 性カル シ ウムチ
ャネルを 抑 制 しカ ル シ ウムの細 胞 内流 入 を 阻止 する た め再 湛 流 障害 を 防 止 する.
こ れら薬 物に よ る心筋保護 液はすべて が品質性 心筋保 護 液で あり 血 性 心 筋 保 護 液は これ まで に報告され ていない. 血 性 心 筋
保 護 液の利 点である心 筋へ の酸 素 運搬 作 用お よ び緩 衝 作 用, 血 渡 成分の持つ基 質 補 給 を 併せ持つ新しい血 性 心 筋 保 護 液は さ ら に優 良 な心 筋保 護 効 果が期 待さ れ る5)6).
今 回 著 者は, ナ ト リ ウムチャネル 阻 害 其のリ ド カ イ ンと K灯P開口薬であるニ コ ランジルを用いた血 性 心 筋 保 護 液を開 発し従 来のカ リ ウム心 筋 保 護 液と比 較 検 討し た.
対 象お よび 方 法
Ⅰ. 実 験 動 物
実 験 動 物と し て体 重9 〜2 1 kg( 平 均1 2 kg) の雑 種 成 熟イヌ13 頭を用いた. 実験 群は通 常のカ リ ウムを用いた 血性 心 筋 保 護 液
の順 行 性 間歌 的冠 港 流 を 行っ た A 群 (6 頭) と, リ ド カ イン ・ ニ
コランジル血性 心 筋 保 護 液の順 行 性 間 歓 的 冠 港 流 を行った B 群 (7頭) に分 けた.
Ⅰ. 実験 犬の作 成
塩 酸ケ タ ミン (三共, 東 京) 2 0m g/kgを 筋 肉 内に投 与 後,
ベ ントパ ル ビ タ ー ルナトリ ウム (田辺 製 薬, 大 阪) 3 0m g/kg お よ びパ ン クロ ニ ウム ブロ マイ ド(日本オルガ ノン, 束京) 0.1mg/kgを 静 脈 内に投 与し, 気管内 挿 管下 に Ha rv a rd 型 従 量 武 人工呼 吸 界 (Bodin e E le ctric Co mpa ny, C hic ago, U S A) を用
平成1 1年11 月2 4 日受付, 平 成1 1年1 2月22 日受理
A bbr evi atio n s : E m a x, m a Xim al ela sta n c e;K 餌 P,JA m s e n si仕v epota s siu m ch a n n el
い
, 純 酸 素に よ る調 節 呼 吸 を 行った. 四肢 誘 導で心 電 図 をモニ タ ー し, 左 大 腿 動 脈よりカ テ ー テルを 挿入 し動 脈 庄 をモニタ ー し た. 右 胸 骨 傍 切 開に より 心 臓を露 出し た後, 右 鎖 骨下動脈,
上行 大 動 脈, 下大 静 脈に血 管テー プをかけた. つ いで心 尖 部よ り 左 室 内にコ ンダ ク タン スカ テ ー テル電 極K U‑9 7 0 3 5 (ユ ニ ー ク メディカル, 大 阪) 及び左 室 内庄 測 定 用の先 端 庄ト ラン スデ ュ
ー サ ー カ テ ー テ ル(M ille rIn stru m e nt, Ho u sto n, U S A) を 挿 入 し心 室庄 容 量 曲 線 を記 録し た. 心 電 図, 大 動 脈 庄は ポ リ グ ラフ システム M 6 0 0 0(日本 光 電, 東 京) に て同 時 連続 記 録し た.
ヘ パリンナ ト リ ウ ム (ヘキスト ・ マリ オン ・ ルセル, 東 京) 3 0 0I U/kgを 静 脈 内投 与し た後, 右 房 一下大 静脈 脱 血, 肺 動 脈
遮 断, 右 鎖 骨下動 脈 送血 に よ る完 全 体外循 環 を 行っ た( 図1). 送血 ポンプ と し て遠 心ポンプ (テル モ, 東 京) を 用い, 人工肺
に は膜 塑 人工肺 (テル モ) を 使 用し た..人工心肺回路の充填 液 と し て乳酸リンゲル液 (大 塚 製 薬, 東 京) と.7 % N aH C O3( 大塚 製 薬) を 用いた. 人工心 肺血 の動 脈 血 酸 素 分 圧は 2 0 0 〜 3 0 0m m Hg となる ように人工肺 吹 送ガス の濃 度 を調 節し, 動脈 血酸 素 飽 和 度 をほ ぼ 1 0 0 % に保っ た. またヘマ ト ク リ ッ トを 2 5 % 前後に維 持 する た め に供血 イヌより採 取し た 血液 を 輸 血し た. 全 身 港 流 温は両 群とも3 0 ℃, 全 身 港 流 量は 1 0 0ml/kg, 海 流 庄は 6 0 〜 8 0m m Hg と し た. 大 動 脈 基部にル ー ト カニ ュ ー ラ P L P,Gr a nd Rapids,U S A) を 留 置し, 心 筋 保 護 液の注 入と大 動
Fig.1. Sche m aticdiagr am Of the e xperim e nt. C ardiopulm o n a ry bypa s s w a s e stablished by c an n ula也o n ofthe righ tatriu m a nd
inぬrio r v e n a c a v afo r v e n o u s r etu r n, an d th e righ t s ubcla vian a
rte ry for systemi c al・te ri al in瓜o w. Ao, a O rta;P A,Pulm o n a ry a rte ry; R A,righ tatriu m;L A,1eft atriu m;R V,righ tv e ntricle; L N,1eftv e ntricle;S V C, S uperio r v e n a c a v a; Ⅳ C,inferio r v e n a C a V a.
脈 基 部 庄の測 定に用いた.
Ⅱ. 心 筋保 護 液の作 成お よび組 成
A 群で は, 臨床で使 用し ている品質 性 心 筋 保 護 液 (表1) に血 性 心 筋保 護 液作 成 回路 (B C D A dv a n c ed syste m ,S hiley,Irvin e,
ロS勾 を 用いて酸 素 化し た 人 工心 肺血を1:4 で混合し, さ ら に カ リ ウム濃度 を調 節し て使用し た. B群で は, 導入 液と維持液 ( 表2) の2つを作 成し, 人工心肺血 を1: 1 で混 合し た. ロー ラ
ー ポンプ (泉工医 科, 束京) を 用い, 作 製し た 血性 心筋 保 護 液 を 毎 分1 0 0ml で 5分 間大 動 脈 基 部より 順 行 性に冠 潅 流し た. 両 群とも心 筋 温が 2 9 ℃になる ように熱 交 換 器 を 用いて心 筋保 護 液 温 を 調 節し, 5分 間の冠 湛 流と 2 0分 間の潅流 停 止 を3 固練 り 返し た.
Ⅳ. 測 定項 目 と測 定 方 法 1 . 心 機 能 回復
心 機 能は心 室 庄 容 積 曲線 を 用いて測 定し た. 任 意の容 積はそ
の内 部 を 満たす 液 体の コ ンダ ク タン ス (伝 導率) に比 例 する た
め, 任 意の時 間tに おける心 内 容 積Ⅴ(t) は任 意の時 間tに おけ るコ ンダ ク タン ス カ テー テルか ら得ら れ る心 内血液のコ ンダ ク タン ス の合 計G M (りに比例 する. す なわち,
Ⅴ柑 = (1/ α) u p [G M (0 ‑ G P]
た だ し, α は比 例 定 数, L はコ ンダ ク タン スカ テ ーテル の電極 間の距 阻 βは 血液の抵 抗 率, G P はパラレ ルコ ンダ ク タン ス ( 心 腔 外への電 流の漏 れ) である乃、9)
コ ンダ ク タン スカ テ ー テ ル と先 端 圧 測定 用カ テー テルからの 信 号は汎 用 心 容 積 測 定 装 置V P R l O O l (ユ ニ ー ク メ デ ィ カル) を 通じ てパ ー ソナルコ ン ピュ ー タ ー P C 9 8 2 1 Ls1 3 (日本 電 気, 東 京) に送ら れ, 圧容積 曲 線 測 定用ソ フトのインテ グ ラル3(ユ ニ
Tab lel.F in alc o n c e ntr atio n of po t a s siu rn b lo odc ardiop legia
Co nte n ts Valu e
t
.
Cn
tO a Na
K Ca
Mg
p H He
1 3 5 mEq/1 20 mE q/1 8 mE q/1 4 m M
7.4 2 0
Tab le2. F in alc o n c e n tration of lido c ain e‑nic o r a nd ilblo od C ard ioplegl a
Co nte nts Valu e
Na
K Ca
Mg
104 mEq/1 2 mE q/1 2 mE q/1 11 mM
Li do cain e Indu c tio n 6 0 0 mg/1
Maintain Nic o r an dil
pH He m ato crit
ー ク メ デ ィ カル) に よっ て連続 的に圧 容 積 曲 線が作 成さ れ た・ 代表的な心 室 圧容 積 曲線 を園2 に示す.
左 重 圧 容 積 曲線か ら収 縮末 期 庄, 収 縮 末期 容 積, 拡 張 末 期 庄, 拡 張 末 期容 積 を 算 出し た. 庄容 積 曲線の面積は左 重 任 事 量 を示 す. 庄 容積 曲線に おいて前負荷を変 化さ せ た時, 左上方の角は
一 定の直 線 上を移 動し, これ は収 縮 末 期 庄 容 構 関 係 (e nd‑
systolic pr e s s u r e v olu m e r elatio n ship) と呼ば れ る・ この直線の 勾 配は収 縮 期 最 大エ ラスタン ス (m a xim al ela sta n c e,Em ak) と 定 義さ れ, 前 後負荷に依 存しない心 収 縮 能の鋭 敏な指 標であ る10 】11). Em a 又は 下大 静 脈 閉 塞 法で心 室容 積 を段 階 的に変 化さ せ る こ と に より 測 定し た12). E m a x について個 体 間の絶 対 値
の比 較に は問 題がある た め1 3), 相 対 的変 化の比 較が用いら れ る1 4)15). 本研 究で は体 外 循 環 前と再 港 流1時 間後の 2 回測 定し,
体 外 循 環前 借に対 する比率(% Em 正) で比較し た. 左 室 仕 事 量
も 同 様に体外 循 環 前 借に対 する比 率で比 較 した. 2. 心 筋 組 織 水 含 有 率
心 筋 浮 腫の指 標と し て再 港 流3時 間後に左 重 心 筋 を 採 取し,
重 量 測 定 後オ ー ブンに て十 分に加 熱し乾 燥さ せ, 以下の式に基 づき心 筋 組 織 水 含 有 率 を算出し た16).
心 筋 組織水 含 有 率=(湿 心 筋 重 量一 乾 燥 心 筋重 量)/ 湿 心 筋重 量 3 . 血清トロ ポニ ンT
虚血 再 港流に よ る心 筋 傷 害の指 標として, 体 外 循 環 前 及び大 動脈 遮 断 解 除3時 間後の血 清トロポニ ンT(ng/ ml) を 免 疫 酵 素 抗 体 法を用いて測 定し た.
4 . 病 理 組 織 学 的 評 価
実 験 終 了 時 す ぐに心 臓 を 摘 出し, 1 0 % 中 性ホル マリン液に て固定し た. 標 本は心 室 中 隔左 室 側と左 童 心 尖 部 を 切 り 出し,
B
Fig.2. Repr e s e ntativ e pr e s s u r e ヤ Olu m elo ops・ GA) Befor e c ardiopulm o n a ryby pa s sin gr o up A;(B) A fte r c ardiopulm o n a ryby pa s s in gr o upB.
8 0
6 0
4 0
2 0
(
0 0
盟
○
∈
写
l
∽
巴】
く
A B
Fig.3. Ti m e r equir ed fo r c ardia c a r r e st・ Data a r e sho wn a S
t he 夏
■
士S E M . W h ite c olu m n, gr O up A;S haded c olu m n,
gr o upB.
0 0 0 0 0 0 0 8 7 6 5 4 3 2 X d
∈
山
ボ
A B
ng.4. C ha nge in m a xim u m ela sta n c e (Em a x)・ E m a x w a s
n o rm al iz ed for th e valu ebefor e c a rdiopulm o n a ryb ypa s s. Data a
r e Sho wn a S th e 烹 ± S E M . Wh ite c olu m n,gr O uPA;S haded
c olu m n,gr O up B.
* P<0・0 5 betw e e n the tw ogr o upsby M an nJ・
W
h itn ey U te st.