完全全脳虚血後の脳障害に対する炭酸リチウムの効果に関する研究

岡 山 医 誌 (1993) 105, 205∼216

完全全脳 虚血後 の脳 障害 に対 す る

炭 酸 リチ ウムの効果 に関す る研 究

岡 山 大 学 医 学 部 麻 酔 ・蘇 生 学 教 室(指 導:平 川 方 久 教 授) 入 井 田 豊 (平成4年11月25日 受 稿) Key words:完 全 全 脳 虚 血,イ ノ シ トー ル リ ン脂 質 作 動 系,炭 酸 リチ ウ ム 緒 言 心 停 止 蘇 生 後 の よ う な完 全 全 脳 虚 血 後 の 脳 障 害 は,虚 血 時 間 に よ っ て 規 定 され る一 次 性 障 害 と,血 流 再 開 後 の さ ま ざ ま な 因 子 に よ っ て 規 定 さ れ る 二 次 性 障 害 に 分 け られ る.1970年,Hoss mamら1)に よ り,神 経 細 胞 は 従 来 考 え ら れ て い た以 上 の 長 時 間 の 虚 血 に 耐 え 得 る こ と が 報 告 さ れ て 以 来,こ の 二 次 性 障 害 が 重 要 視 さ れ て い る.1982年,Kirino2)お よ びPulsinelliら3)は, 噛 歯 類 に 一 過 性 の 脳 虚 血 を 負 荷 し,海 馬CA 1 の 錐 体 細 胞 に お い て,血 流 再 開2∼3日 後 に 突 如 発 生 す る障 害 を 遅 発 性 神 経 細 胞 壊 死 と して 報 告 した.こ の 遅 発 性 神 経 細 胞 壊 死 は,ヒ トの 心 停 止 蘇 生 後 に お いて もみ られ る こ とが 報 告 され4), 二 次 性 障 害 の 一 つ と して そ の 発 生 機 序 に 関 す る 研 究 が 数 多 く報 告 され て い る.そ の 中 で も,虚 血 中お よ び再 灌 流 直 後 の 興 奮 性 ア ミノ酸 の放 出5) とそ れ に 伴 う 細 胞 内 カ ル シ ウ ム の 上 昇6)が,虚 血 後 の 神 経 細 胞 障 害 に 大 き く関 与 して い る と い う説 が 定 着 し つ つ あ る.近 年,さ らに,イ ノ シ トー ル リン 脂 質 作 動 系(PIサ イ クル)の 代 謝 異 常 が,こ の 細 胞 内 カ ル シ ウ ム の 上 昇 や プ ロ テ イ ン キ ナ ー ゼC(PKC)の 活 性 化 を 引 き起 こす 点 で 注 目 され て い る7). 炭 酸 リチ ウ ム は,精 神 科 領 域 で 躁 鬱 病 の 治 療 薬 と し て 用 い られ て い るが,そ の 作 用 機 序 と し て,脳 内 で リチ ウ ム イ オ ン が イ ノ シ トー ル ー リ ン酸 ホ ス フ ァ タ ー ゼ を 阻 害 す る こ とに よ り,PI サ イ ク ル へ の 抑 制 作 用 を 表 す もの と考 え られ て い る8). そ こ で,イ ヌ の18分 間 の 完 全 全 脳 虚 血 モ デ ル を用 い て,炭 酸 リチ ウ ム の 虚 血 性 脳 障 害 に 対 す る 保 護 効 果 を神 経 学 的,組 織 学 的 に 検 討 し,虚 血 中 お よ び 再 灌 流 直 後 のPIサ イ ク ル の 代 謝 亢 進 が 完 全 全 脳 虚 血 後 の 脳 障 害 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 検 討 し た. 材 料 と 方 法 1. 対 象 お よ び 麻 酔 法 体 重5.5∼10kgの 雑 種 成 犬36頭 を 用 い,炭 酸 リ チ ウ ム 投 与 群(L群)24頭,非 投 与 群(C群) 12頭 の2群 に 分 け た.L群 を さ ら に,虚 血 後 投 与 群(L-Ⅰ 群)12頭,虚 血 前 日投 与+虚 血 後 投 与 群(L-Ⅱ 群)12頭 の2群 に 分 け,各 群 で 急 性 実 験 お よ び慢 性 実 験 を行 っ た. 麻 酔 導 入 は,塩 酸 ケ タ ミン20mg/kg,硫 酸 ア ト ロ ピ ン0.05mg/kgの 筋 注 で 行 っ た.双 極 誘 導 の 心 電 図 を装 着 し た 後,左 前 肢 静 脈 に 輸 液 路 を確 保 し,乳 酸 加 リン ゲ ル 液 を5.0ml/kg/hで 投 与 した. パ ン ク ロニ ウ ム0 .2mg/kgで 筋 弛 緩 を得 た 後,気 管 内 挿 管 を行 い,人 工 呼 吸 器(ア コ マAR-300) に 装 着 して,PaCO2を30∼35mmHgに 保 つ よ う に 調 節 呼 吸 を行 っ た.麻 酔 維 持 は,ハ ロ セ ン1.5 %で 行 い,虚 血 作 製 あ る い は 各 種 パ ラ メー タ の 虚 血 前 値 測 定 の20分 前 に 中 止 し た.体 温 は 食 道 温 を持 続 モ ニ ター し,36.5∼37.5℃ に 維 持 した. な お,脳 虚 血 作 製 は,上 行 大 動 脈 遮 断 と大 動 脈 ・ 右 房 ・大 腿 静 脈 間 バ イパ ス法9)(図1)で 行 い, 虚 血 時 間 は18分 間 と し た. 2. 炭 酸 リチ ウ ム 投 与 法 炭 酸 リチ ウ ム は,蒸 留 水 で0.5%溶 液 と し,L 205

-Ⅰ 群 は_{,虚 血 解 除 と同 時 に バ イパ ス 回 路 内 よ り} 10mg/kg投 与 し た.ま た,L-Ⅱ 群 は,虚 血 前 日に 100mg/kg経 口投 与 し,さ ら に虚 血 解 除 と 同 時 に バ イ パ ス 回路 内 よ り10mg/kg投 与 し た. 図1 上 行 大動 脈 遮 断 と大動 脈 ・右 房 ・大 腿 静 脈 間バ イパ ス 法(文 献9よ り引 用) 下 大静 脈,上 大 静 脈,奇 静 脈 の順 に 血流 を遮 断 し,同 時 に 上行 大 動 脈 の遮 断 を行 い,完 全 全 脳 虚 血 を作 製 し た.上 行 大 動脈 遮 断 中は,バ イパ ス 回路 に よ り心 肺 循 環 を行 う こ とで,脳 虚 血 中の 心肺 機 能 を良 好 に保 持 す る こ とが 可 能 とな る.遮 断 解 除 は上 大 静 脈,上 行 大動 脈,下 大 静 脈,奇 静 脈 の順 で行 い,バ イパ ス 回 路 の 遮 断 は上 行 大 動 脈 の遮 断解 除 と同時 に行 っ た.な お,図 中 の 矢 印 は上行 大 動 脈 遮 断 中 のバ イパ ス 内血 流 方 向 を示 す. 3. 測 定 項 目お よび 測 定 法 1) 急 性 実 験 虚 血 解 除 後7時 間 ま で の 心 拍 数,平 均 動 脈 圧, 心 拍 出 量(心 係 数),ヘ マ ト ク リ ッ ト値(Ht), ヘ モ グ ロ ビ ン値(Hb),血 糖 値 お よ び 食 道 温 を経 時 的 に 測 定 し,適 時 動 脈 血 ガ ス分 析 を 行 っ た. L群 で は 同 時 に 血 清 お よ び 脳 脊 髄 液(CSF)中 の リチ ウ ム 濃 度 を測 定 した.動 脈 圧 は 左 大 腿 動 脈 に 挿 入 した7Fの クー ルナ ンカテー テ ル(Cordis 社 製)よ り測 定 し,動 脈 血 ガ ス分 析 はRadiometer 社 製ABL-2で 行 っ た.ま た,心 拍 出 量 は 右 大 腿 静 脈 よ り挿 入 し た5FのSwan-Ganzカ テー テ ル(Goodtec社 製)よ り,日 本 光 電 社製Cardiac Output Computerで 測 定 し,心 係 数 を求 め た. 血 清 お よ びCSF中 リチ ウ ム 濃 度 は,原 子 吸 光 光 度 計(島 津 製 作 所 製AA-640-12)で 測 定 し た. な おCSFは 大 槽 に硬 膜 外 カ テ ー テ ル を 留 置 し 採 取 した. 2) 慢 性 実 験 虚 血 解 除 後7日 目 ま での 神 経 機 能 を,Safarら の神 経 学 的 評 価 法10)(表1)に 従 って 評 価 した後, 脳 組 織 を採 取 し,海 馬,線 条 体 お よ び 小 脳 の組 織 学 的 検 索 を行 っ た. 脳 組 織 灌 流 固 定 法 は,岡 本11)の 方 法 と 同様 に, 上 ・下 大 静 脈 か ら の 自 然 脱 血 と,腹 部 大 動 脈 よ り逆 行 性 に 大 動 脈 弓 部 ま で挿 入 し た18Fの 送 液 カ ニ ュ ー レに よ る灌 流 に よ り行 っ た.ま ず,上 ・ 下 大 静 脈 離 断 と同 時 に 人 工 心 肺 用 ポ ン プ(泉 工 医 科 工 業 社 製MPS-15-K)を 用 い て 生 理 的 食塩 水 を2.0L/minで80秒 間 灌 流 し,つ い で4%中 性 緩 衝 ホル マ リン 溶 液 を 同 様 に2.0L/minで80秒 間 灌 流 し脳 組 織 を 固定 した.そ の 後 脳 組 織 を取 り 出 し,ホ ル マ リン 固 定 し た 後,海 馬,線 条 体 お よび 小 脳 虫 部 を切 り 出 し た.ア ル コー ル に よ る 脱 水 処 理 を行 っ た後,パ ラ フ ィ ン に 包 埋 し た. 厚 さ5μmの 切 片 を 作 製 し,ヘ マ トキ シ リン ・

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エ オ ジ ン染 色 を行 い,組 織 学 的 変 化 を検 討 し た. 4. 統 計 学 的 処 理 測 定 値 は 平 均 値 ± 標 準 誤 差 で 示 し た.群 内 の 測 定 値 の 比 較 は,Wilcoxon-U testを 用 い,群 間 の 測 定 値 の 比較 は,Kriscal-Warrisの 検 定 を 行 い,p<0.05を も っ て 有 意 と した. 表1 神 経 学 的 評 価 法(文 献10よ り引 用) 意 識状 態,反 射 ・運動 機 能,呼 吸 状 態,そ の他 の4項 目で採 点 し,そ れ らの 総 合 点 で神 経 機 能 を評 価 す る.こ の評 価 法 で は正 常 が0,重 度 の 昏 睡 ま た は死 亡 が100と な る. TOTAL=100(昏 睡 も し くは 死) 正 常=0 結 果 1. 急 性 実 験 1) 心 拍 数,平 均 動 脈 圧,心 係 数,Ht, Hb,血 糖 値,食 道 温(表2) 各 種 パ ラ メー タ の 虚 血 前 値 に 各 群 間 の 有 意 差 を 認 め な か っ た. (1) 心 拍 数 C群,L-Ⅰ 群 は 虚 血 解 除 後20分 ま で,L-Ⅱ 群 は 虚 血 解 除 後1時 間 ま で,虚 血 前 値 の 約130∼ 160%と 有 意 に 増 加 し た状 態 が 持 続 し,そ れ 以 後 は 虚 血 前 値 前 後 で 推 移 し た.虚 血 解 除 後7時 間 に お い て,L-Ⅰ 群,L-Ⅱ 群 と もにC群 に 対 し有 意 な 増 加 が み ら れ た が,そ れ 以 外 に 各 群 間 に 有 意 差 は み ら れ な か っ た. (2) 平 均 動 脈 圧 C群,L-Ⅱ 群 は 虚 血 解 除 後20分 ま で,L-Ⅰ 群 は 虚 血 解 除 後10分 ま で,虚 血 前 値 の 約130∼170 %と 有 意 に 増 加 し た状 態 が 持 続 し,そ れ 以 後 は 虚 血 前 値 前 後 で 推 移 し た.虚 血 解 除 後2時 間 に お い て,L-Ⅰ 群,L-Ⅱ 群 と もにC群 に 対 し有 意 な低 下 が み ら れ た が,そ れ 以 外 に 各 群 間 に 有 意 差 は み られ な か っ た. (3) 心 係 数 C群,L-Ⅰ 群 は 虚 血 解 除 後10分 ま で,L-Ⅱ 群 は 虚 血 解 除 後20分 まで,虚 血 前 値 の 約140∼150 %と 有 意 に 増 加 し た 状 態 が 持 続 し,そ れ 以 後 は 各 群 と も虚 血 前 値 前 後 あ る い は 虚 血 前 値 の 約 60∼80%と 有 意 に 低 下 し た状 態 で 推 移 した が, 各 群 間 に 有 意 差 は み ら れ な か っ た.

(4) ヘ マ トク リ ッ ト値(Ht),ヘ モ グ ロ ビン値(Hb) 各 群 と もに 虚 血 解 除 後 は,虚 血 前 値 の約110∼ 120%と 有 意 に 増 加 した状 態 あ る いは 虚 血 前 値 前 後 で 推 移 した が,各 群 間 に 有 意 差 は み られ な か っ た. 表2 虚 血解 除後7時 間 まで の心 拍 数,平 均 動 脈圧,心 係 数,Ht, Hb,血 糖 値,食 道 温 の 変化 平 均 値 ±標 準 誤 差(n=6) *:虚 血 前 値 に対 して有 意 差 あ り(p<0.05) **:C群 に 対 して有 意 差 あ り(p<0.05) (5) 血 糖 値 C群,L-Ⅰ 群 は 虚 血 解 除 後20分 ま で,L-Ⅱ 群 は虚 血 解 除 後40分 ま で,虚 血 前 値 の 約140∼190 %と 有 意 に 増 加 し た状 態 が 持 続 し,そ れ 以 後 は 各 群 と も虚 血 前 値 前 後 で推 移 し た が,各 群 間 に

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有 意 差 は み られ な か っ た. (6) 食 道 温 各 群 と もに 虚 血 解 除 後 は,虚 血 前 値 よ り0.3∼ 1.1℃ 有 意 に 低 下 し た状 態 あ るい は 虚 血 前 値 前 後 で 推 移 した が,各 群 間 に 有 意 差 は み ら れ な か っ た. 2) 血 清 お よ びCSF中 リチ ウ ム 濃 度(図2) L-Ⅰ 群 の 血 清 お よ びCSF中 リチ ウム 濃 度 は, そ れ ぞ れ 虚 血 解 除 後10分 で,0.92±0.03mEq/ l, 0.056±0.004mEq/l,虚 血 解 除 後6時 間 で, 0.18±0.05mEq/l, 0.14±0.01mEq/lで あ っ た. L-Ⅱ 群 で は,そ れ ぞれ 虚 血 直 前 が,0.89±0.08 mEq/l, 0.29±0.03mEq/l,虚 血 解 除 後10分 で,1.69±0.17mEq/l, 0.38±0.04mEq/l, 虚 血 解 除 後6時 間 で,0.77±0.08mEq/l, 0.49±0.04mEq/lと,血 清,CSFと も に 虚 血 前 後 を 通 じ 高 濃 度 を 維 持 で き た. 図2 血 清 お よびCSF中 リチ ウム濃 度 の 変化 写 真 虚 血解 除 後7日 目の 海 馬CA 1領 域 の錐 体 細 胞 A:C群 正 常 な細 胞 と虚 血性 変 化 に陥 った 細 胞 が混 在 して い る. B:L-Ⅰ 群 虚 血 性 変 化 に陥 った細 胞 を 多数 認 め る. C:L-Ⅱ 群 正 常 な細 胞が 多数 残 ってい る. bar=100μm

2. 慢 性 実 験 1) 神 経 学 的 検 討(図3, 表3) C群 は,全 例 が 疼 痛 刺 激 お よ び 音 刺 激 に の み 反 応 が み ら れ る典 型 的 な植 物 状 態 で あ り,四 肢 は 過 緊 張 状 態 で,横 た わ っ た ま ま走 る よ う な 動 作 が 頻 回 に み られ,典 型 例 で は 周 期 的 に 後 弓 反 張 を呈 し た.ま た,経 口摂 取 不 能 の た め,虚 血 解 除 後2日 目 よ り中 心 静 脈 栄 養 を行 っ た.虚 血 解 除 後5日 目 に2例,7日 目 に1例,計3例 が 死 亡 し た. L-Ⅰ 群 は,6例 中3例 が 虚 血 解 除 後1日 目 よ り疼 痛 刺 激 お よ び 音 刺 激 に対 す る反 応 が 良 好 で, 四 肢 の 過 緊 張 は み られ ず,2日 目 よ り経 口摂 取 可 能 で あ っ た が,3日 目 以 降 改 善 は み られ な か っ た.残 りの3例 はC群 と同 様 植 物 状 態 で,そ の う ち1例 は6日 目 に 死 亡 した. L-Ⅱ 群 は,6例 中4例 が虚 血 解 除 後2日 目 よ り 経 口 摂 取 可 能 で,立 ち 上 が る 動 作 が み られ,そ の う ち1例 は 歩 行 可 能 とな る ま で に 改 善 し た. 残 りの2例 は 四 肢 の 過 緊 張 は み られ なか っ た が, 植 物 状 態 の ま ま で 改 善 は み ら れ ず,そ の う ち1 例 は6日 目 に 死 亡 し た. 神 経 学 的 ス コ ア で は,L-Ⅰ 群 は,虚 血 解 除 後 1日 目,2日 目の みC群 に 比 し有 意 に 良 好 で あ っ た が,3日 目以 降 有 意 差 は み ら れ な か っ た. L-Ⅱ 群 は3日 目以 外 す べ てC群 に 比 し有 意 に 良 好 で あ っ た. 表3 虚 血 解 除 後7日 目ま での神 経 学 的 予 後 図3 虚血 解 除後7日 目 までの 神 経 学的 予 後 虚 血 解 除後1日 目か ら7日 目 までの各 群 にお け る個 々の イ ヌの経 時 的 な神経 機 能 の変 化 を示 す.表 中の100 は死 亡 例 で あ る. 2) 組 織 学 的 検 討 (1) 海 馬CA 1錐 体 細 胞(写 真A, B, C) C群,L-Ⅰ 群 で は 虚 血 性 変 化 に 陥 っ た 錐 体 細

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胞 を 多数 認 め る の に 対 し,L-Ⅱ 群 で は 正 常 な 錐 体 細 胞 が 多 数 残 っ て い た. (2) 線 条 体(写 真D, E, F) C群,L-Ⅰ 群 で は 虚 血 性 変 化 に 陥 っ た小-中 型 神 経 細 胞 を 多 数 認 め る の に 対 し,L-Ⅱ 群 で は 正 常 な 細 胞 が 多 数 残 っ て い た. (3) 小 脳 プ ル キ ン エ 細 胞(写 真G, H, I) C群,L-Ⅰ 群 で は 多数 の プ ル キ ン エ 細 胞 が 脱 落 消 失 して い た の に 対 し,L-Ⅱ 群 で は 正 常 な プ ル キ ン エ 細 胞 が 多数 残 っ て い た . 写 真 虚 血 解 除 後7日 目の 線 条体 小-中 型神 経 細 胞 D:C群 虚 血性 変化 に陥 った細 胞 を多数 認 め る. E:L-Ⅰ 群 虚 血 性変 化 に陥 った細 胞 を 多数 認 め る. F:L-Ⅱ 群 正 常 な細 胞 が 多数 残 って い る. bar=100μm 写 真 虚 血解 除 後7日 目の 小 脳 のプ ル キ ンエ 細 胞 G:C群 虚血 性 変 化 に 陥 った プ ル キ ンエ細 胞 と脱 落消 失 した ものが み られ る. H:L-Ⅰ 群 プ ル キ ンエ細 胞 はすべ て脱 落 消 失 して い る. Ⅰ:L-Ⅱ 群 正 常 なプ ルキ ンエ細 胞 が 多数 残 って い る. bar=100μm

考

察

近 年,虚 血性 神 経細 胞障 害 の発生 機序 として,

虚 血 直 後 の 興 奮 性 ア ミ ノ酸 放 出 に 伴 う一 過 性 の 細 胞 内 カ ル シ ウ ム 濃 度 の 上 昇 が 注 目 され,各 種 カ ル シ ウ ム 拮 抗 薬12)13)14)やグ ル タ ミン酸 受 容 体 拮 抗 薬(NMDA阻 害 薬15), AMPA阻 害 薬16)) の 脳 保 護 効 果 に つ い て 数 多 く報 告 さ れ て い る. しか し,心 停 止 蘇 生 後 の よ う な 完 全 全 脳 虚 血 に 対 す る これ ら の 有 効 性 は 明 らか で な い.こ れ は, 完 全 全 脳 虚 血 の よ う に 虚 血 侵 襲 が 強 い 場 合,細 胞 内 カ ル シ ウ ム 濃 度 上 昇 の 機 構 が も っ と 多 岐 に わ た っ て い る た め と推 察 さ れ る.す な わ ち,電 位 依 存 性 カ ル シ ウ ム チ ャ ン ネ ル や 受 容 体 依 存 性 カ ル シ ウ ム チ ャ ン ネ ル を介 す る細 胞 外 か ら の カ ル シ ウ ム の 流 入 だ け で な く,細 胞 内 貯 蔵 部 位 か らの カ ル シ ウ ム 動 員17)も 大 き く関 与 して い る可 能 性 が あ る. 1967年,Eichbergら18)に よ り,脳 虚 血 後, 急 速 に イ ノ シ トー ル リン 脂 質 が 減 少 す る こ とが 明 らか と な っ た が,そ の 持 つ 意 義 の 解 明 に は 至 ら な か っ た.し か し,1975年,Michelll9)がPI レ ス ポ ン ス す な わ ち,外 的 刺 激 が 細 胞 に加 わ る

とagonist-receptor coupling mechanismに よ

り,イ ノ シ トー ル リ ン脂 質 が ホ ス フ ァ チ ジ ル イ ノ シ トー ル 三 リ ン酸(IP3)お よ び ジ ア シ ル グ リ セ ロー ル(DG)に 分 解 され,細 胞 内 カ ル シ ウ ム の 動 員 やPKCの 活 性 化 を 引 き起 こす とい う概 念 を提 唱 して 以 来,虚 血 後 の イ ノ シ トー ル リン 脂 質 の 急 激 な減 少 は,こ のPIサ イ ク ル の 亢 進 を 意 味 す る もの と考 え られ る よ う に な っ た.1988 年,Chenら20)は,ラ ッ トの 海 馬 お よ び 線 条 体 の ス ラ イ ス 標 本 に お い て,虚 血 ・低 酸 素 負 荷 に よ っ て イ ノ シ トー ル リ ン脂 質 代 謝 が 亢 進 す る こ と を報 告 し,興 奮 性 ア ミノ酸 とイ ノ シ トー ル リ ン 脂 質 代 謝 の 関 連 を 示 唆 した.す な わ ち興 奮 性 ア ミ ノ酸 受 容 体 が 刺 激 を受 け る と,G蛋 白質 を 介 し て ホ ス フ ォ リパ ー ゼCが 活 性 化 され,PIサ イ ク ル の 亢 進 が 起 こ る と考 え ら れ て い る. リチ ウ ム は精 神 科 領 域 で 躁 鬱 病 の 治 療 薬 と し て 用 い られ て い る が,そ の 作 用 機 序 と して,最 近,細 胞 内 情 報 伝 達 系,特 に イ ノ シ トー ル リ ン 脂 質 作 動 系 へ の 抑 制 作 用 が 注 目 され て い る8).リ チ ウ ム は 細 胞 外 液 濃 度 が0.1mEq/l以 上 で 脳 内 の イ ノ シ トー ル ー リ ン酸 ホ ス フ ァ タ ー ゼ を阻 害 し,イ ノ シ トー ル リ ン脂 質 代 謝 を抑 制 す る こ と が 報 告 され て い る21).本研 究 で は,炭 酸 リチ ウ ム 10mg/kgを 虚 血 解 除 と同 時 に バ イパ ス 回 路 内 よ り 投 与 した が,こ れ は,リ チ ウ ム イ オ ン が 最 も早 く脳 内 に 到 達 し得 る虚 血 後 投 与 法 と考 え られ る. ま た リチ ウ ム は 脳 内 に 移 行 し難 い と さ れ て い る が,本 実 験 系 で は 再 灌 流 早 期 に 血 液 脳 関 門 の 透 過 性 が 亢 進 す る22)と い う結 果 が 得 ら れ て お り, こ の 投 与 法 で,虚 血 解 除 後10分 か らCSF中 リ チ ウ ム 濃 度 が 上 昇 し,血 清 リチ ウ ム 濃 度 を有 効 濃 度 の0.1mEq/l以 上 に 維 持 で き る こ とを 急 性 実 験 で確 認 し た.さ ら に,虚 血 中 に 脳 内 に 十 分 な リチ ウ ム 濃 度 が 得 ら れ る よ うに,前 日に 炭 酸 リチ ウ ム100mg/kgを 経 口投 与 し,虚 血 直 前 の 血 清 リ チ ウ ム 濃 度 を 躁 鬱 病 の 治 療 濃 度0.4∼1.5 mEq/lに 維 持 し た.こ の 投 与 量 で,循 環 系 そ の 他 各 種 パ ラ メー タ に 及 ぼ す 影 響 は み ら れ な か っ た. 本 研 究 で用 い た イ ヌ の 完 全 全 脳 虚 血 モ デル は, 虚 血 中 お よ び 虚 血 解 除 後 の 心 肺 機 能 が 良 好 に保 た れ,循 環 抑 制 に よ る 二 次 的 な神 経 機 能 障 害 を 最 小 限 に 抑 え る こ とが 可 能 で あ る9)た め,完 全 全 脳 虚 血 後 の 脳 障 害 に 対 す る治 療 効 果 を検 討 す る上 で最 適 で あ る と考 え ら れ る.本 虚 血 法 を 用 い て18分 間 の 全 脳 虚 血 負 荷 を行 う と,神 経 学 的 に は,全 例 が 長 期 生 存 可 能 な 植 物 状 態 を呈 し23), 組 織 学 的 に は,線 条体 小-中 型 神 経 細 胞 に お い て 再 灌 流 後6時 間 で,海 馬CA 1錐 体 細 胞,小 脳 プ ル キ ンエ 細 胞 に お い て は 再 灌 流1∼2日 後 に虚 血 性 障 害 が完 成 す る こ とが 報 告 され てい る11). 今 回 の 神 経 学 的 検 討 で は,リ チ ウ ム の虚 血 後 投 与 の み で は再 灌 流3日 目 以 降 有 意 な 改善 が み られ な か っ た が,虚 血 前 投 与 を加 え る と虚 血 後 の 神 経 学 的 予 後 が 有 意 に 改 善 した.イ ノ シ トー ル リ ン脂 質 は虚 血 後 極 め て 早 期 か ら 減 少 し始 め る こ とが 報 告 さ れ て い るが18),今 回 の 結 果 よ り, 虚 血 中 に す で にPIサ イ クル の 亢 進 が 起 こ っ て お り,こ れ が 虚 血 性 脳 障 害 の 発 生 に 関 与 し て い る こ と が 示 唆 され た. ま た,組 織 学 的 検 討 で も,リ チ ウ ム の 虚 血 前 投 与 に よ り虚 血 後 神 経 細 胞 障 害 に 対 す る保 護 効 果 が み ら れ た.佐 藤24)は 本 実 験 系 で,プ ル キ ン エ 細 胞 の シナ プ ス 前 終 末 に お い て ,虚 血18分 時 す で に シ ナ プ ス 小 胞 の 数 が 減 少 して い る こ と を

完全 全 脳虚 血 後の 脳 障害 に対 す る炭酸 リチ ウムの効 果

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電 子 顕 微 鏡 で 観 察 し,虚 血 中 の 興 奮 性 神 経 伝 達 物 質 の 過 剰 放 出 を 示 唆 し た が,今 回,さ らに プ ル キ ン エ 細 胞 に お け る 虚 血 中 の イ ノ シ トー ル リ ン脂 質 代 謝 の 亢 進 が 推 察 され た.プ ル キ ンエ 細 胞 は,グ ル タ ミン 酸 レ セ プ タ ー25)と と もにIP3 レ セ プ ター26)も 豊 富 に 存 在 す る こ とが 知 られ て お り,虚 血 中 に 放 出 さ れ た 過 剰 の グ ル タ ミン 酸 がPIサ イ クル の 亢 進 を 引 き起 こ し,IP3に よ る 細 胞 内 カ ル シ ウ ム の 動 員 が 起 こ っ て い る こ とが 推 察 さ れ た.ま た,海 馬CA 1お よ び 線 条 体 に お い て も,Chenら20)の 報 告 と 同 様 に,虚 血 中 お よ び 再 灌 流 早 期 に イ ノ シ トー ル リン 脂 質 代 謝 の 亢 進 が 起 こ っ て お り,こ れ が 虚 血 性 神 経 細 胞 障 害 に 関 与 して い る こ とが 示 唆 さ れ た. さ ら に近 年,遅 発 性 神 経 細 胞 壊 死 の 発 生 機 序 と して,虚 血 直 後 の 一 過 性 の 細 胞 内 カ ル シ ウ ム 濃 度 の 上 昇 が,こ の 段 階 で 神 経 細 胞 に 不 可 逆 的 な 修 飾 を起 こ し,細 胞 の 回 復 過 程 が 障 害 され, そ の 結 果,虚 血 後 遅 れ て 神 経 細 胞 壊 死 が 発 生 す る とい う説 が 定 着 しつ つ あ る.こ の 不 可 逆 的 な 修 飾 を受 け る 対 象 と し て 最 も注 目 さ れ て い る も の がPKCで あ る.PKCの 活 性 化 を抑 制 す る ガ ング リオ シ ド27)や蛋 白 リン酸 化 酵 素 を直 接 阻 害28) す る こ とに よ り虚 血 性 の 神 経 細 胞 壊 死 を 軽 減 し 得 る こ とが 報 告 さ れ て い る.本 モ デ ル に お け る 神 経 細 胞 の 経 時 的 組 織 学 的 変 化 に 関 す る研 究 で も,海 馬CA 1領 域 の 錐 体 細 胞 お よ び 小 脳 プ ル キ ン エ 細 胞 に お い て,Pulsinelliら の 結 果 と類 似 し た遅 発 性 の 神 経 細 胞 障 害 が 報 告 され て お り11), 同 様 な機 序 が 関 与 して い る と考 え ら れ る. 本 研 究 で,リ チ ウ ム の 虚 血 前 投 与 に よ り,完 全 全 脳 虚 血 後 の神 経 細 胞 障 害 を軽 減 し得 たの は, 虚 血 中 お よ び 再 灌 流 早 期 のPIサ イ クル の 亢 進 が 抑 制 され,IP3に よ る細 胞 内 カ ル シ ウ ム の 動 員 とDGに よ るPKCの 活 性 化 が 抑 制 さ れ た た め と推 察 さ れ る. 結 論 1. イ ヌ の18分 間 完 全 全 脳 虚 血 後 の 脳 障 害 に 及 ぼ す 炭 酸 リチ ウ ム の効 果 を神 経 学 的 お よ び 組 織 学 的 に 検 討 した. 2. 炭 酸 リチ ウ ム の 虚 血 前 投 与 に よ り,虚 血 後 の 神 経 学 的 予 後 が 有 意 に 改 善 し,組 織 学 的 に も,海 馬CA 1錐 体 細 胞,線 条 体 小-中 型 神 経 細 胞,小 脳 プ ル キ ン エ 細 胞 に お い て 虚 血 性 神 経 細 胞 障 害 の 改 善 傾 向 が 認 め ら れ た. 3. 完 全 全 脳 虚 血 に お い て,虚 血 中 お よ び再 灌 流 早 期 の イ ノ シ トー ル リン 脂 質 作 動 系 の代 謝 異 常 が,虚 血 性 脳 障 害 の 発 生 機 序 の 一 つ と し て 大 き く関 与 し て い る こ とが 示 唆 さ れ た. 稿 を終 え るに 当 た り,ご 指 導,ご 校 閲 を賜 っ た岡 山大 学 医学 部 麻 酔 ・蘇生 学 教 室平 川方 久教 授,小 坂 二 度 見 名誉 教 授,ま た,実 験 に ご協 力い た だ い た橋 本 秀 則 講 師 な らび に教 室 員 各位 に心 か ら感 謝 い た し ます. 文 献

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Effects of lithium carbonate on brain injury induced by complete

global brain ischemia in dogs Yutaka YAIDA

Department of Anesthesiology and Resuscitology,

Okayama University Medical School, Okayama 700, Japan

(Director: Prof. M. Hirakawa)

The efficacy of lithium carbonate (Li) in preventing ischemic brain injury was evaluated in 36 dogs in a vegetative state. The dogs were subjected to 18 minutes of complete global brain ischemia and divided into the following three groups; control group (n=12), L-‡T group (n= 12), and L-‡U group (n=12). In the L-‡T and L-‡U groups, dogs were administered Li (10mg/kg) immediately after the end of ischemia (post-treatment). Only in the L-‡U group, dogs were administered Li (100mg/kg) orally one day before the ischemic insult (pre-treatment). In each group, neurologic outcome was evaluated for seven days after ischemia, and morphological changes in hippocampal CA1 pyramidal cells, small to medium-sized striatal neurons and

cerebellar Purkinje cells were evaluated at day seven. In the L-‡U group, neurologic outcome was significantly better than that in the control group, and morphological improvement was recognized. Pre-treatment with Li might improve both neurologic and morphologic outcomes due to powerful inhibition of the stimulated phosphoinositide turnover during ischemia. These findings suggest that the stimulated phosphoinositide turnover during and immediately after ischemia might play an important role in brain injury induced by 18 minutes of complete global brain ischemia.