慢性経口投与による ACE 阻害剤の虚血心筋保護効果

慢 性経 口投 与 に よるACE阻

害剤 の

虚血心 筋保護効果

岡 山 大 学 医 学 部 第 二 外 科 学 教 室(指 導:寺 本 滋 教 授)

内 藤 稔

(平 成4年11月24日 受 稿)

Key words: captopril, enalapril,心 筋 保 護,再 灌 流 障 害, isolated rat heart

緒 言

近 年,降 圧 剤 の 第 一 選 択 薬 と も さ れ る よ うに

な っ たAngiotensin変 換 酵 素(Angiotensin

Converting Enzyme:以 下ACEと 略 す)阻 害

剤 に は,心 筋 梗 塞 後 の 心 不 全 を 予 防 す る と の 知

見 も得 られ る よ う に な り,な か で もSulf-hydryl

基(以 下SH基 と略 す)を 持 つCaptoprilに つ

い て は,そ のfree radical scavenging作 用 や

心 筋 保 護 作 用 が 注 目 さ れ て い る1) 2).著者 も既 に, Captoprilの 冠 流 量 増 加 作 用 や3),虚 血 再 灌 流 直 前 投 与 に よ る再 灌 流 障 害 軽 減 作 用 を報 告 し て き た4)が,今 回,こ れ ら のACE阻 害 剤 を術 前 慢 性 投 与 す る こ とに よ り開 心 術 時 の 虚 血 再 灌 流 障 害 を抑 制 し う る か 否 か を実 験 的 に 検 討 し,併 せ て そ の 作 用 機 序 解 明 の 一 端 と して, SH基 の 関 与 に つ い て検 討 を行 っ た. 対 象 と 方 法 5週 齢 のWistar系 雄ratを 下 記 の4群 に 分 け, 6週 間 飼 育 し使 用 し た. A群:ACE阻 害 剤 を投 与 しな い群 B群:Captopril 30mg/kg/dayを 経 口投 与 し た 群 C群:Captopril 60mg/kg/dayを 経 口投 与 し た 群 D群:Enalapril 20mg/kg/dayを 経 口投 与 し た 群. ratをether麻 酔 の 後,大 腿 静 脈 よ りheparin 1IU/gを 注 入 した.心 臓 を す ば や く摘 出 し,た だ ち に4℃ に 冷 却 さ れ たKrebs-Henseleit液 に 浸 漬 後, Langendorff回 路 に 接 続 し, 95%O2, 5%CO2の 混 合 ガ ス で 飽 和 し た37℃ のKrebs-Henseleit液 で 灌 流,安 定 した と こ ろ でWorking Heart法 と し た.灌 流 液(Krebs-Henseleit bicarbonate buffer)の 組 成 は, NaCl:118mM/

L, KCl:4.7mM/L, NaHCO3:25mM/L,

MgSO4:1.2mM/L, CaCl2:2.5mM/L, KH2 PO4:1.2mM/Lで あ り,基 質 と し て11mM/L glucoseを 用 い た. Working heart法 で 灌 流 後,

37℃ ・20分 間 の 虚 血 後, 30分 間 の 再 灌 流 を 行 っ た(図1).虚 血 の 前 後 で 心 機 能 と 冠 灌 流 液 中 の Purine代 謝 産 物 を 測 定,虚 血 再 灌 流 後 にCPK 値 を 測 定 し た.心 機 能 は,心 拍 数 ・血 圧 ・left ventricular maximum dp/dt (max LV dP/

dt)・ 心 拍 出 量(大 動 脈 流 量+冠 灌 流 量)を 測 定 し,そ れ ぞ れ 虚 血 前 値 対 す る 再 灌 流 後30分 の 回 復 率(%Recovery)で 検 討 し た.冠 血 管 抵 抗 は, 平 均 大 動 脈 圧 ・冠 灌 流 量 よ り 算 出 し,虚 血 の 前 後 で 検 討 し た. max LV dp/dtは,経 左 房 的 に 挿 入 し たMillar microtip catheter pressure transducerを 用 い 測 定 しpoly-graphに 記 録 し た. Purine代 謝 産 物 は,冠 灌 流 液 を分 光 光 度 計 を 用 い250nmで 吸 光 度 を 測 定5), CPKはUV (NAC)法 で 測 定 し,乾 燥 心 筋 重 量 で 補 正 し た. 測 定 値 は,そ れ ぞ れmean±standard deviation で 示 し,統 計 学 的 な 有 意 差 検 定 はStudent's t-testに よ り 行 い, p<0.05を も っ て 有 意 と 判 定 し た. 結 果 6週 間 飼 育 後 のratの 体 重 ・心 重 量 は,各 群 165

166  内 藤 稔 と も 有 意 差 は な か っ た.心 機 能 は 虚 血 前 で は, 各 指 標 に つ い てB・C・D群 と もA群 と 有 意 差 は な か っ た.再 灌 流 後 の 回 復 率(%)で は,心 拍 数 は, A群:94.5±13.0, B群:96.0±12.2, C群:94.0±16.5, D群:95.6±8.6, max LV dp/dtは そ れ ぞ れ, 100.8±5.2, 101.2±4.8, 101.7±5.3, 96.7±5.2で あ り,心 拍 数 ・max LV dp/dtに つ い て は, B・C・D群 はA群 に 比 し て 差 は 認 め な い が,心 拍 出 量 の 回 復 率 は そ れ ぞ れ, 89.8±7.4, 98.3±7.2, 97.6±7.5, 96.3± 3.3で あ り, A群 に 比 し てB・C・D群 と も に 良 好 で あ っ た(p<0.05)(図2). 図1  実 験 プ ロ ト コー ル 図2  心 拍 出 量(%Recovery) *P<0.05 vs A群 冠 灌 流 量 と大 動 脈 流 量 の 虚 血 前 後 の 回 復 率 は, A・B・C・D群 そ れ ぞ れ,冠 灌 流 量:89.2± 4.8, 97.8±3.7, 97.5±4.2, 96.0±3.3,大 動 脈 流 量:90.5±5.2, 102.0±4.5, 99.6±4.6, 101.8±3.3で あ り, B・C・D群 で は, A群 に 比 し て,冠 灌 流 量 ・大 動 脈 流 量 と も に 回 復 率 は 有 意 に 良 好 で あ っ た(p<0.05). 冠 血 管 抵 抗 は,平 均 大 動 脈 圧(mmHg)を 冠 流 量(ml/min)で 除 し た 値 で 調 べ る と,虚 血 前 はA群:5.03±0.27, B群4.97±0.24, C群:

4.87±0.33, D群4.80±0.29で あ り, B・C・ D群 はA群 に 比 し て 差 は 認 め な い が,虚 血 後 は そ れ ぞ れ, 5.78±0.21, 5.06±0.22, 4.95±0.31, 4.86±0.27で あ り, A群 で 増 加 を 認 め た(p< 0.05)が, B・C・D群 で は 虚 血 前 値 に 保 た れ た(図3). 図3  冠 血 管 抵抗 Purine代 謝 産 物 は,虚 血 前A群:0.011± 0.008, B群10.011±0.007, C群:0.011± 0.008, D群:0.014±0.011(NS),虚 血 後 そ れ ぞ れ0.024±0.012, 0.019±0.009, 0.018± 0.008, 0.020±0.009 (OD/g dry weight)で

あ りA群 に 比 し てB・C・D群 と も に 低 値 の 傾 向 が 見 られ た が 有 意 差 は 認 め ら れ なか っ た(図 4). 図4  Purine代 謝 産 物

全 てNS

考 察

168  内 藤 稔

るAngiotensin Converting Enzymeの 阻 害 作

用 を 有 し, Renin-Angiotensin-Aldosterone系 を介 し降 圧 作 用 を発 揮 す る と ともに, Bradykinin の 分 解 抑 制 作 用 を持 ちBradykininの 蓄 積 ・ phospholipase A2の 活 性 化 と も相 ま っ て 降 圧 作 用 を示 す 薬 剤 で あ る(図6).臨 床 的 に は,副 作 用 が 少 な く安 定 し た 降 圧 作 用 が 得 られ る こ と か ら, Ca拮 抗 剤 と と も に 降 圧 剤 の 第 一 選 択 薬 と さ れ 頻 用 さ れ て い る. 図5  虚 血 後CPK値 *P<0.05 vs A群 **P<0.01 vs A群 図6  ACE阻 害 薬 の主 な作 用機 序(文 献22よ り改 変) 最 近 こ のACE阻 害 剤 に は,降 圧 作 用 の ほ か に,心 肥 大 の 予 防 ・退 縮 効 果6),心 不 全 改 善 効 果7), 梗 塞 後 心 不 全 予 防 効 果8)等 が 報 告 さ れ 注 目 を 集 め て い る.特 にSH基 を持 つCaptoprilに は,

作 用10), Isosorbide dinitrate (ISDN)の 増 強 作 用11)等 が 報 告 さ れ,心 筋 虚 血 再 灌 流 障 害 予 防効 果 が 期 待 出 来 る.著 者 も心 臓 手 術 時 の 大 動 脈 遮 断 を模 した 虚 血 心 筋modelで, Captoprilを 再 灌 流 直 前 に 投 与 す る こ とに よ り,心 機 能, CPK 遊 出 の 面 で 再 灌 流 障 害 が 軽 減 で き る こ と を実 験 的 に 証 明 し て い る4). 以 上 の こ とか ら,虚 血 性 心 疾 患 のrisk factor で あ る高 血 圧 に 対 してACE阻 害 剤 を術 前 慢 性 投 与 す る こ と に よ り降 圧 効 果 の み な ら ず,冠 動 脈bypass手 術 時 の 虚 血 再 灌 流 障 害 が 軽 減 され る な ら,積 極 的 に 術 前 使 用 す べ き薬 剤 で あ る と 考 え 実 験 的 検 討 を行 っ た. ACE阻 害 剤 の 選 択 は その 作 用 機 序 の 一 端 を明

か に す る た め, free radical scavenging作 用 を

持 つ と さ れ るSH基 を持 つCaptoprilと, SH 基 を持 た な いEnalaprilと した.薬 剤 の 投 与 量 は,約20%の 降 圧 効 果 の 得 られ る, Captopril 30 mg/kg/dayお よ び そ の 倍 量 の60mg/kg/day, Enalaprilも 同 様 の 降 圧 効 果 の 得 られ る20mg/kg/ dayと した12). 6週 間 飼 育 後ratの 体 重,心 重 量 に 関 して 各 群 間 に 差 が 見 られ なか っ た こ とか ら,重 大 な 副 作 用 は な か っ た もの と考 え ら れ た. 心 機 能 に つ い て は, ACE阻 害 剤 投 与 群 で は 心 拍 数 ・max LV dp/dtの 回復 率 に つ い て は, control群 に 比 して 差 は 認 め な か った が, control 群 で 見 ら れ た冠 血 管 抵 抗 の 上 昇 は 抑 制 さ れ て い た.著 者 は 予 備 実 験 で,冠 灌 流 液 中 にCaptopril を加 え る こ とに よ り,心 拍 数 ・心 拍 出 量 ・max LV dp/dtを 変 化 させ ず に,冠 血 管 抵 抗 を低 下 させ る こ と を 認 め て い る3). ま た今 回 の 検 討 で は, Purine代 謝 産 物 で は 有 意 差 を認 め る ま で に は 到 ら なか っ た もの の, CPK 遊 出 量 で は 前 述 のCaptoprilの 再 灌 流 直 前 投 与 時 と同 様 にACE阻 害 剤 投 与 群 で 抑 制 効 果 を認 め た.今 回 の 実 験modelで は,摘 出 心 で あ り灌 流 液 中 に はACE阻 害 剤 を含 ま な い こ とか ら, こ れ らの 冠 血 管 抵 抗 やCPK遊 出 量 に 関 す る効 果 は,慢 性 投 与 に よ り局 所 組 織 へ 浸 透 ・結 合 し たACE阻 害 剤 の 作 用 に よ る もの と考 え られ た. ち な み にACE阻 害 剤 の 降 圧 効 果 に つ い て も, 急 性 効 果 は 投 与 時 の 血 漿renin活 性 と よ く相 関 し血 中ACEは 阻 害 さ れ て い る が,慢 性 降 圧 期 に は 血 中ACEと は 関 係 な く組 織ACEへ の 浸 透 性 ・分 布 ・結 合 性 に 関 係 す る とされ て い る13-16). ACE阻 害 剤 の 心 筋 保 護 作 用 は 一 般 に,心 筋 酸 素 消 費 量 を 増 加 させ な い で冠 灌 流 量 を増 加 さ せ る,す な わ ち冠 予 備 能 を保 護 す る こ と に よ る と さ れ て い る が,そ の 作 用 機 序 と し て は 次 の よ う な も の が 考 え られ る. Liら17)は, indomethacinで 前 処 置 す る と

ACE阻 害 薬(Captopril. Enalapril)に よ る 心

筋 保 護 作 用 が な くな る事, Angiotensin IIの 生 成 をお さ え る事 に よ りそ のnorepinephrine作 動 神 経 終 末 よ りのcatecholamineの 放 出 をお さえ, catecholamineに よ る 心 筋 障 害 を抑 制 出 来 る 事18)よ りACE阻 害 薬 に よ る 心 筋 保 護 作 用 は, 血 管 収 縮 性 に 作 用 す るAngiotensin II産 生 抑 制 と血 管 拡 張 性 に 作 用 す るprostacyclin (PGI2) の 産 生 に よ る もの で あ ろ う と結 論 し て い る.ま た 著 者 も前 述 の 予 備 実 験 で, Captoprilに 冠 血 管 抵 抗 低 下 作 用 の あ る こ と を認 め,そ の 作 用 機 序 と し て 血 管 内 皮 由 来 弛 緩 因

子(Endothelium-derived relaxing factor:以 後EDRFと 略 す)

と され て い るNOを 阻 害 す るNG-nitro-L-ar-ginine(L-NA)を 投 与 しそ の 冠 血 管 拡 張 作 用 に ACE阻 害 剤 に よ るBradykininの 蓄 積 作 用 と Bradykininに よ るEDRF遊 離 促 進 作 用 が 関 与 して い る こ と を 証 明 し て い る3).さ らに虚 血 再 灌 流 に 際 し て 生 成 され るfree radicalは,そ れ 自 体 組 織 障 害 を惹 起 す る と同 時 に, EDRFの 遊 離 を 阻 害,な い しはEDRF自 身 を破 壊 し,結 果 と して 血 管 を 攣 縮 傾 向 に 導 く19-21)が, Westlinら9) は, SH基 を有 す るCaptoprilは, superoxide anionsを 除 去 し それ に 続 く有 害 なradicalの 産 生 をお さ え, nonspecific antioxidantと して 虚 血 再 灌 流 障 害 の 防 止 に 有 用 で あ る と して い る. しか し この 機 序 に 関 し て は, EnalaprilはSH基 を持 た な い た め,別 のfree radical scavenging

作 用 を持 つ か 或 は,全 く異 な る心 筋 保 護 作 用 機 序 を持 っ て い る 可 能 性 も考 え ら れ る. 以 上 の よ う な 作 用 機 序 を考 慮 す る と,今 回 の 検 討 結 果 か らACE阻 害 剤 の 心 筋保 護 作 用 は, 再 灌 流 時 冠 血 管 抵 抗 を上 昇 さ せ な い こ と,す な わ ち冠 予 備 能 の保 持 に 基 い た も の で あ る 可 能 性

170  内 藤 稔 が 示 唆 さ れ た. 近 年 の 心 臓 手 術 成 績 の 向 上 に は,心 筋 保 護 法 の 発 展 に 負 う と こ ろ が 大 きい .従 って 術 中 用 い られ る心 筋 保 護 液 の 投 与 方 法 ・組 成 ・添 加 薬 剤 に 関 す る研 究 は 膨 大 な 数 に の ぼ っ て い る.し か し術 前 に 長 期 間 投 与 し術 中 の 心 筋 保 護 を意 図 し た 心 筋 保 護 法 の 研 究 は 意 外 と 少 な く,特 に 投 与 薬 剤 と し て は,わ ず か にglucose, insuline, potassium(い わ ゆ るGIK療 法)の 投 与 や, Coenzyme Q10の 投 与 等 が 検 討 され てい る程 度 で, 他 の 薬 剤 に よ る工 夫 や 検 討 は 殆 ど見 られ な い. 今 回 の 検 討 結 果 か ら,心 筋 保 護 に お い て 術 前 処 置 の 有 効 性 が 再 認 識 さ れ,同 時 にACE阻 害 剤 を 術 前 慢 性 投 与 す る こ と に よ り,術 中 心 筋 保 護 効 果 が 得 ら れ る こ と お よ び 本 剤 が,臨 床 上 常 用 さ れ て い る薬 剤 で あ る こ とか ら,本 法 を臨 床 応 用 出 来 る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た. 結 論 ACE阻 害 剤 を虚 血 前 に,長 期 間 経 口投 与 す る こ とに よ り虚 血 再 灌 流 時 の 心 筋 保 護 に 有 用 で あ る と考 え ら れ,そ の機 序 は,再 灌 流 時 冠 血 管 抵 抗 を 上 昇 させ な い こ と か ら,冠 予 備 能 の保 持 に 基 づ い た も の で あ る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た. 稿 を終 え るに 臨 み,終 始 御 懇 篤 な る御 指 導御 校 閲 を賜 りま した恩 師,寺 本 滋 教 授 に深 甚 な る謝 意 を 捧 げ ます.ま た,本 研 究 に御 助 言,御 指 導 をい た だ き ま した,妹 尾 嘉 昌助教 授,中 山 頼和 講 師 に心 か ら 感謝 致 します. 本論 文 の要 旨は 第22回 日本 心 臓 血管 外 科 学会 学 術 総会,第33回 日本 脈 管学 会 総 会 お よび,第59回 日本 循 環 器 学 会 中 国 四 国地 方 会総 会 にお い て 発表 した. 文 献 1) 国 府 達 郎:高 血 圧 症 各 種 降 圧 薬 の 効 果 と 副 作 用:変 換 酵 素 阻 害 薬. 臨 床 と 研 究 (1989) 66, 3065-3072. 2) 加 藤 洋 一, 矢 崎 義 雄:降 圧 薬 と し て のACE阻 害 薬 の 心 筋 保 護 作 用 と 臨 床 的 な 有 用 性. CURRENT THER

APY (1990) 8, 904-909.

3) 内 藤 稔, 菅 原 英 次, 中 山 頼 和, 妹 尾 嘉 昌, 寺 本 滋:ACE阻 害 剤(Captopril)の 冠 血 管 拡 張 作 用-特 にEDRFの 関 与 に つ い て-. J Jpn Coll Angiol (1992) 32, 1060.

4) 内 藤 稔, 菅 原 英 次, 中 山 頼 和, 妹 尾 嘉 昌, 寺 本 滋:ACE阻 害 剤(Captopril)の 術 中 投 与 ・慢 性 経 口 投 与 に お け る 虚 血 心 筋 保 護 効 果. Jpn J Cardiovascular Surgery (1992) 21, Suppl 246.

5) Takeo S and Sakanashi M: Possible mechanism for reoxygenation-induced recovery of myocardial high energy phosphates after hypoxia. J Mol Cell Cardiol (1983) 15, 577-594.

6) Ventura HO and Frolich ED: Cardiovascular effects and regional blood flow distribution associated with angiotensin converting enzyme inhibitor (captopril) in essential hypertension. Am J Cardiol

(1985) 55, 1023.

7) The Captopril-Digoxin multicenter Res Group: Comparative effects of therapy with captopril and digoxin in patients with mild to moderate heart failure. JAMA (1988) 259, 539.

8) Pfeffer MA and Lamus GA: Effect of captopril on progressive ventricular dilation after anterior myocardial infarction. Engl J Med (1988) 319, 80.

9) Westlin W and Mullane K: Does captopril attenuate reperfusion-induced myocardial dysfunction by scavenging free radicals? Circulation (1988) 77 (suppl I), I 30-I 39.

10) Gilst WH, Scholtens E, Graeff PA, Langen CDJ and Wesseling H: Differential infuluences of angiotensin converting-enzyme inhibitors on the coronary circulation. Circulation (1988) 77 (suppl

I), I 24-I 29.

11) Gilst WH and Graeff PA: Potentiation of isosorbide dinitrate-induced coronary dilation by captopril. J Cardiovascular Pharmacol (1987) 9, 254.

12) 大 村 一 平, 牧 栄 二, 成 瀬 友 裕, 陳 清 松, 池 田 宣 司, 浅 見 照 美:正 常 血 圧 お よ び 実 験 的 高 血 圧 症 ラ ッ ト に お け るMK-421お よ び 連 続 経 口 投 与 に よ る 降 圧 効 果. Folia Pharmacol Japan (1985) 86, 293-302. 13) Dzau VJ: Circulating versus local renin-angiotensin system in cardiovascular homeostasis. Circula

tion (1988) 77 (suppl I), 4.

14) Kohzuki M and Johnstone CI:各 種 臓 器 に お け るACEの 阻 害. Therap Res (1989) 10, 32.

15) Yamada H, Fabris B, Allen AM, Jackson B, Johnstone CI and Mendelsohn FAO: Localization of Angiotensin Converting Enzyme in Rat Heart. Circ Res (1991) 68, 141-149.

16) Ondetti MA: Structural relationships of angiotensin converting-enzyme inhibitors to pharmacologic activity. Circulation (1988) 77 (suppl I), 74.

17) Li K and Chen X: Protective Effects of Captopril and Enalapril on Myocardial Ischemia and Reperfusion Damage on Rat. J Mol Cell Cardiol (1987) 19, 909-915.

18) Rona G: Cathecholamine cardiotixicity. J Mol Cell Cardiol (1985) 17, 291-306.

19) Furchgott RF and Vanhoutte RM: Endothelium derived relaxing and contracting factors. FASEB J (1989) 3, 2007-2018.

20) Olafsson B, Forman MB, Puett DW, Pou A, Cates CU, Friesinger GC and Virmani R: Reduction of reperfusion injury in the canine preparation by intracoronary adenosine: importance of the endothelium and the no-reflow phenomenon. Circulation (1987) 76, 1135-1145.

21) Mehta JL, Lawson DL and Nicols WW: Attenuated coronary relaxation after reperfusion: effects of superoxide dismutase and TxA2 inhibitor U-63557. AM J Physiol (1989) 257, H1240-H1246. 22) Zusman RM: Renin-and non-renin mediated anti-hypertensive actions of converting enzyme in

172  内 藤 稔

Protective effects of angiotensin converting

enzyme inhibitors on ischemic rat heart: Possibility of pretreatment

Minoru NAITOH

Second Department of Surgery,

Okayama University Medical School, Okayama 700, Japan

(Director: Prof. S. Teramoto)

The protective effect of angiotensin converting enzyme inhibitors (ACEI) on myocardial ischemia and reperfusion injury was estimated in the isolated working rat heart. Male Wistar rats were divided into four groups and reared for 6 weeks: fed without ACEI (Group A), fed with Captopril 30mg/kg/day (Group B), fed with Captopril 60mg/kg/day (Group C) and fed with Enalapril 20mg/kg/day (Group D). Isolated perfused rat hearts were ischemic for 20min

at 37℃ and were reperfused for 30min at 37℃.

Addition of ACEI preserved cardiac output, prevented increase of coronary resistance and release of cardiac enzyme (CPK) in Group B, C, D hearts compared with Group A. These findings suggest that ACEI can protect the myocardium from ischemia and reperfusion injury by pretreatment.