力ルシウム摂取と血圧調節機序

和歌山県立医科大学教授増山善明

東京大学医学部
尾形悦郎

カルシウム (Ca) は血管平滑筋レベルにおいて、収縮に重要な働きを果しているが、経口 Ca負荷を行なうと降圧が認められる。昨年度は、ごのように一見矛盾する Caの作用を明らかにするため高血圧の C
a:代謝に関する国際セミナーを行ない広く意見交換を行なった。本年度は、その成果を踏まえ経口 Ca負荷による降圧とその機序について新たに知見を得た。まず、高血圧自然発症ラットでは血管反応性の先進、細胞内カルシウム濃度の上昇、赤血球臆官動性の低下がみられるが、経口カルシウム負荷によりそれらが改善されること(増山善明)、さらに高血圧自然発症ラットおよびD油l
食塩感受性ラットで経口 Ca負荷による降圧にレニン・アンジオテンシン系の関与が示唆された。また本態性高血圧患者においてビタミン D代謝の異常があり、高血圧発症と食塩負荷時の昇圧に関与するとの結果を得た(声罰~'t見郎)。本業手薄日告書ではこれらの点につき個別研究 2編を報告する。

138(1)経口カルシウム負荷による降圧機序
一高血圧自然発症ラットを用いた検討一
和歌山県立医科大朝盾環器内科教授

増山善明

羽野卓ゴ
馬場章

武田一郎

西尾1'$

緒言

高血圧自然発症ラット(SHR:岡本・青木)における高血圧発症には、神経性因子、血管性因子が重要な役割を果していると考えられている。神経性因子としては、中枢交感神経系および末梢交樹申経系の充進があり、末梢交感神経終末からのノルエビネ
プリン遊離の増加 1)、血祭 NEの増加などを認めている，)。
また、血管性因子としては、摘出分離濯流標本における血管反応性の充進1)や血管平滑筋のモデルとしての血小板の細胞内遊離C
a濃度の増加を示している，)。さらに、細胞膜異常について赤血球膜流動性側底下を明らかにしている 4)。これら神崎性因子および血管性因子の異常が高血圧の成因に関与していると考えられる。一方、高血圧においては、 Ca
代謝の異常カ査報告されており 5)、経口 Ca
負荷では血圧が下降するとの負荷による降圧に、交感神経系、血管反]応性、膜流報告がある 6)。とごでは、経口 Ca動性がどの様に関与するかを検討した。

立橡と方法

1)経口 Ca負荷

生後 4週齢の S
H
RおよびWKYを用い、1.2%CaC12 を 3週間自由飲水として与えた。対照には蒸留水を同様に飲水として与えた。血圧、体重は毎週測定し、

24時間

Na排池量、尿カテコラミン担持世量は 3週間自に代謝ケージを用い測定した。血清Na‑139ーへマトクリット、血症Na、ヘマトクリット、血祭ノルエビネフリン (NE) 濃度、血整流標本を用いた血管反応、性と小板内 C
a++、赤血球膜流動性、上腸間模動脈分離jNEov
erflow、中枢および末梢神経系におけるノルエビネフリン代謝率は 3週自に測定した。

2)血薬NEおよび尿中NE
羽狩世量の測定
Pentobarbita
1麻酔下に頚静脈より右心房内にpo1yethy1enecannula(PE10)を4時間後に無麻酔、無拘束下に血液を 500μl採取した。血液は血清分留置し、 2離後、 ‑80ocにて測定時まで保存した。

24時間尿は代謝ケージで塩酸蓄尿し、同様に ‑80ocで保存した。
NE
測定は、 ECDを用いた高速液体クロマトグラフィーによった。

3)阻代謝率の検討
NEの合成阻害薬である a‑methy1‑1‑
p‑tyrosine(
300mg) を腹腔内投与し、 5時
含 量 制JI定し、心、小腸、前視床下部、後視床下部、脳幹の組織NE間後に組織NE含量より NE代謝率を計測した 7)。

4) 腸間膜分離潅流標本の作成

上腸間膜動脈分離盤荒標本は、大動脈よりよ腸間膜動脈にcannu
1aを留置し、小腸を含めKrebs‑Hense1eit液にて毎分 3m1で滋流した。
電気刺激は 5、10Hz、 5msec、 1分間行い、昇圧反応、と静脈側より滴下する濯
流液中のNEを測定した，)。

5)血小板内遊離Ca濃度の測定

N、板は 1μMfura‑2を l時
血液は心腔穿刺にて採取し、血ノ 反を分離した。血ノjmMHEPES
緩衝液に再懸調後、蛍光j
去にて測定した')。
間負荷し、洗浄後10‑140ー6)電子スピン共鳴法を用いた赤血球膜流動性の検討
血液は血小板と同様心腔内穿刺で採取し、赤血球を分離後、 Trisbuff
町で洗浄し、 Spin‑label剤J(
5・‑nitroxystearicacid)で label
後、電子スピン共鳴r去日により測定した 4)。

結果
1.経口 Ca
負荷H
寺の血圧、体重および各種パラメターの変化

Ca
負荷により SH
Rの血圧は 2週目より蒸留水を飲水として投与した S
H
Rに比し有意に下降したが、 W
K
Yでは Ca
負荷による差を認めなかった。
体重は Ca
負荷により SH
Rで減少を示したが、 W
KYにおいては有意な変化を認め。
なかった(図 1)
飲水量は経口 Ca
負荷を行なった S
H
Rで少ない経口を認めたが、 Ca
負荷前後で有意な変化は認めなかった。 Ca
摂取量はl砿Y、SH
R とも Ca
負荷を行なった群で大きかった。

Ca
負荷により SHR、WK
Y とも血清Na量に変化はなかった。また、へマトクリ、y卜は W
K
Yに比し SH
Rで大きかったが、経口 Ca
負荷により変化は認められなかっ郎 、 阪Yとも経口 Ca
簡明宇で少ない傾向を認めたが有意差はなかった。尿量は Sた。尿中 Nat
JF?世量は、蒸留水投与の S
H
RでWK
Yに比し大きかったが、経口 Ca
負荷前後て、は有意な差はなかった。

2. 経口 Ca
負荷の中枢および末梢交!榊経系への影響
無麻酔、無拘束下に採取した血紫ノルエビネフリン濃度は、 W
K
Yに比し S
H
Rでa
負荷により SH
Rの血紫NE濃度は低下した。一方、 W
K
Yでは高値を示した。経口 CCa
負荷によっても血祭N
E
濃度は変化しなかった。
Eおよひ'epinephrine却材世量は、 SI皿、 WK
Y とも経口 Ca
負荷により低下傾
尿中Nopamine
排t
世量は、 SH
Rにて削αに比し向を示したが、有意差はなかった。尿中d高値を示したが、経口 Ca
負荷による影響は認めなかった。
上腸間膜動脈分離i
産流標本を用いた成績では、 S
I
皿 はW
灯に比し電気刺激によ141

る血管反応性及びNEov
erf1owは増加していたが、経口 Ca
負荷により血管反応性v
erflowはさらにt勧日した。一方、阪Yでは Ca
負荷により有意な変化およびNEoを認めなかった(図 2)。
代謝率は、 SHRにおいて充進しており、経口 Ca
負荷により NE
代謝
心、小腸の NE代謝率は允進しており、前視床率は低下傾向を示した。前視床下部、脳幹ではNEa
負荷により NE代謝率の低下を認めた。後視床下部、 mii
再半については下部では、 CCa負荷による有意な変化は示さなかった。

3 経口 Ca負荷H
寺の血管反応性の変化および細胞内 Ca濃度の変化について
上縁関膜動脈分離i
謹流標本を用いて、外因性NEに対する昇圧反応、を検討した。
SHR では昇圧反応は允進していたが、経口 Ca負荷により昇圧反応の光進は抑制さ負荷により変化しなかった(図 3) 。そごれた。 WKY における昇圧反応は経口 Ca

a濃度の変化が関与しているか否かを、血管平滑筋ので、その機序に細胞内遊離C1つのモデルとして血ノJ'f，反を用いて検討した。
SHRでは、遊離Ca濃度は対象のWKYに比し増加していたが、経口 Ca負荷によりKYのレベルにまで改善した(図 4)。
対照のW4，経口 Ca負荷による赤血球膜告鞠性への景簿
SHR では細胞膜流動性は低下しており、 invitroでのCa負荷により細目制葉流動H
Rでは Ca‑handlingの異常が示唆され性はさらに低下を示した。ごのことから Sた 8)。

SHR では経口 Ca
負荷により膜流動性の低下がWKY のレベルまで改善した。一方、 WKYでは有意な変化は認められなかった(図 5) 。

考案
高血圧患者および各種実験高血圧ラットに経口 Ca
負荷を行なうと降圧するごとが報調節因子などの関与が知告されている。その機序としては、死感神経系、血管系、 Caられているが詳細な機構については不明な点が多い 6)。本研究では、 Ca
負荷による中‑142ー

枢および末梢充感神経系、血管即区性、膜流動性について主に検討した。

Ca
負荷による降圧機序に尿中NatJFr世量の増加を示唆する報告があり 9)、尿中NatJ
防世a
負荷 3週の時点ではNa'fJI
尿を認めず、 Ca
負荷によるとの量を測定したが少なくとも C時点での降圧に Na'fjl
尿の関与は少ないと考えられる。さらに viscosityの変化を認めるとの報告 10) があり、へマトクリットを測定したか有意な変化をみられなかった。

交感神経系の関与については、 Ca
負荷により血中NE濃度は低下しているにも拘らず、末梢交感神経終末でNE遊離の充進があり、中枢からの impulseが減少している可E
代謝の面からは、 S
IIRの末梢交j税申経系ではNE代謝率は高く、能性が考えられた。 NCa
負荷で低下傾向をみた。また、中枢神経系、特に前視床下部ではNE代謝率がCa
負荷により低下を示したととより、中枢神経系の変イヒカ鴇古果的に中枢からの outflowを減弱させ、末梢での N
E代謝率および血紫NE濃度が低下したと考えられる。

II
Rでみられる血管反J応性の血管反応性について上腸間膜動脈を用いた成績から、 S
瓦進は経口 Ca負荷で抑制された。その機序に細胞内 Caの変化が関与するか否かを、慨を用いて検討した。経口 Ca負荷により血ノj報
血管平滑筋の 1つのモデルとして血ノl遊離C
a濃度が低下したととから、血管反応性の低下の一部は、細胞内 C
a++濃度の低下に起因すると考えられる。
さらに、摸流動性の函から、経口 Ca
負荷により細胞膜における Ca‑handlingの異常が改善され、赤血球膜流動性の低下が改善されるごとが示された。血管反応性についても同様に機序が関与しているものと思われる。また、赤血球自身については、血液のviscosit
yを低下させるごとにより血流改善のー要素となるものと考えられる。

総括
交感神経系では経口 Ca
負荷により中枢神経系からのoutflowが抑制され、その結果末梢神経終末からの NE遊離の抑制が示唆される。また、細胞内 Ca濃度の低下を介して、血管反応性が低下するものと思われる。さらに、 Ca‑handlingの改善により、赤a負荷による降圧には、ごれらの血球膜流動性低下や血管反応性￠低下をきたした。 C因子が関与するものと考えられる。
‑143‑

尚、本研究の一部は、文部省科学研究費補助金(課題番号62304041，01
77日593)、牛乳栄養学術研究会委託研究補助金によった。

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nper
fusedmesenter
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SEBJ
2:
A
96
9，1~144 ー

(2)カルシウムの降圧作用機序に関する臨床的ならびに基礎的研究
東京大学医学部

尾形悦郎

助教授

藤田敏郎

カルシウムは細胞レベルでは血管平滑筋収縮をもたらすが、生体レベルでは経口投与により血圧を低下させる。本研究では、カルシウムの血圧調節におげる役割jを明らかにするために、以下の実験を行った。

<実験 1>
自然発症高血圧ラットにおけるカルシウム摂取の血圧に及ぼす影響
1982
年、 McCa吋 onらが米国での[健康と栄養に関する調査]を解析し、カルシウム(Ca) 摂取量と高血圧症握患率との関係を報告して以来、 Ca摂取量と高血圧の疫学的因果関係を明らかにするために数多くの調査が行われている。それらの報告からは、
McC
町 ronらが述べているように、 C説明E量泊り》ないほど高血圧の発症率が高いと言う結果を支持するものも多いが、両者聞に因果関係を認め得ないとするものも少なくない。しかも、高Ca摂取により際圧効果カキ専られるとしても、その欄亨についてはナトリウム (Na) 利尿作用、昇圧物質に対する血管反応性の変化、交感神経系の抑制、およびレニンーアンジオテンシン系の抑制などの説が提唱されてはいるものの、今なお不明な点が多い。
1i摂取の効果はNa依存性高血圧患者に、より明確に認められるとされ従来、食餌性C摂取下で食餌中の C
a負荷の影響を比較検討した成績てきた。しかしながら、異なる Naは見られない。そこで我々は食餌性hとCaが血圧に及ぼす相互作用を明らかにする目
飼料組成中のNaとCa合量のみを変えた 4種類の実験食 (2因子 2水的で、 A IN‑76準系)を高血圧自然発症ラット (SHR) に与え、収縮期血圧 (SBP)のほか、腎排油、および各種ホルモンi農度に及ぼす最躍について検討を加えた。
臓からのNa.Ca‑145‑く結果>
食餌性ナトリウム (Na) およびカルシウム (Ca)摂取が高血圧自然発症ラットの収6週齢縮期血圧 (SBP) に及ぼす影響を明らかにする目的で、ラットを 5週齢から 130mg/l
OOg飼料)およひ漕;Na(2498mg/100g飼料)群に分け、その各まで低Na(々をさらに低Ca(250mg/l
OOg飼料)、高Ca(2761mg/100g銅料)食群の 2群に分け、 2因子 2水準系で検討した。
その結果、 Caの負荷により Naの負荷iえ態にかかわらず、降圧効果カヰ専られるごとが示された。また、高Na
食により腎からの Ca:tJ日世の増加に基ずく直]1
甲状腺機能の冗進がaの負荷により ζ れも抑制された。低Nal
鯛手では著明な血祭レニン活認められたが、 C性の上昇が認められ、高Na食群ではとれは逆に抑制されていたが、いずれの群においa負荷により血祭レニン活性は抑制傾向を示した。ても C

く考察>
以上の成績から、 Naの摂取1丈態にかかわらず、食餌性の Ca負荷が副甲状腺機能の抑制と共に高血圧の改善をもたらすごとが明らかとなった。このような食餌性Caの降圧効

aの交感神経系あるいはレニン果が、 Cアンジオテンシン系への作用を介するのか、

a代謝調節系への作用また副甲状腺ホルモン、ビタミン D代謝物などをはじめとする Cが、これにどのような影響を及ぼすのか、などについては更に今後の検討が必要である。

<実験 2>

Eahl食糧感受件ラットにおけるカルシウム摂取の血圧に及ぼす影響
カルシウム負荷による高血圧の改善は、食塩依存性高血圧患者で著明に認められahlラットを用いて、カルシウム負荷る。そこで、食煽依存性高血圧のモデルである Dが高血圧発現に及ぼす景漕とをその作用機序について検討した。

‑146‑

く方法>

6週令のDぬ 1sa1t‑
sensitive(S)ラットと D
油 1sa1t‑
resistant(R)ラットに対して、 I群正食塩(1.0%)低C
a(日.1%)食、 E群正食塩(1.0%)高Ca(2.8%)食、I
I
I群高食塩 (2.
5%)低Ca(0.
1 %)食、 I
V
群高食塩 (2.
5%)高Ca(2.8%)食の 4種類の食餌を20週間与えた。

<結果>
Dah1Sラットでは高食塩食下では低食塩食下に比べて血圧の著しい上昇か認められた。しかし高Ca食を投与するごとにより、その血圧上昇が抑制された。
Dah1Rラットでは高食塩食、高Ca食の血圧に対する里子望は認められなかった。
Dah1SラットではDah1Rラットに比べて尿中Natl宵世￠低下カ1認められた。特にカルシウム負荷により Dah1Rラットて、はNatl持世の増加はみられたが、 Dah1Sラットでは認められなかった。
カルシウム負荷により、 Dah1Sラットでは血紫レニン活性均可思下したが、 Dah1Rラットではみられなかった。
Dah1Sラットでは Rラットに比べて、尿中Catll'?世の増加が認められた。
DahlSラットでは食塩負荷により尿中ハイドロオキシプロリンの増加がみられた

yclicA
MPの増加は軽度であった。
が、尿中 cく結論>
1. Dah1Sラ、yトでは腎Natl防世の異常が認められ、 Na:依存性低レニン高血圧の有用なモデルである。

2. Dah1Sラットでは、腎性の C a相府世のlt勧日が認められた。
3. カルシウム負荷はDah1Sラットの高血圧を著明に改善した。

4 カルシウムの降圧作用機序の‑‑i罰則ご、内因性レニン・アンジオテンシン系の抑制の関与が考えられる。また、 DahlSラットでは尿中Catl時世増加に伴う三次性副甲状腺機能充進があり、骨と腎に対する副甲状腺ホルモンの作用が異なり、それが食塩による血圧上昇と関係しているものと考えられた。
147ーく実験 3>

本態性高血圧症患者では、尿中Ca持将世の冗進があり、血清Cail直は低下傾向にある。
最近、正常者に食塩を負荷すると尿中CatJl'i世の増加とともに、血中 1、25(OH)2Dが上昇するとの報告がある。そごで、本態性高血圧症患者に食塩負荷を行い、尿中Ca排J世増加反応と血清 1、25(OH)2Dの変化について検討し、本症における Ca代謝異常について明らかにしようとした。

く方法>
未治療または降圧剤中止後 3週間以上を経た入院中の高血圧患者 10名に対して

Ca400mg/白、 P 700mg/目、 NaC
l18g/ 日の一定食を投与後、 Ca400mg/日、 P、 Na
Cl 3g/日の食塩制限食を投与する。各最終日に、血中旬、 P、 25700mg/日

H) D、 1，25(OH)2D24、25(OH)2D濃度、尿中Na、Ca、 P濃度を測定する。
(Oく結果>
1.高血圧底患者には高率に高Ca，尿症が認められる。

2. 高血圧症患者の尿中CatJl'i世は食塩負荷により更に増加する。
3. 食塩負荷に対する尿中cat
勧日反応の反応性には正常者としての問に相異はない。

4. 高血圧症患者の血清 1，25(OH)2D値は高値傾向を示し、食塩負荷によりこの値は更に増加する。

5. 高血圧患者の血清Ca、 P値、およひ首j
甲状腺機能は食塩負荷により明らかな変化を示さない。

<考察>
本態性高血圧症患者では血清 1，25(OH)2D濃度は高値傾向を示し、食j盆負荷によりごの{直は更に増加した。以上の結果より、ごれらビタミン D代謝異常が本症における高血圧の発症維持機構および創盆負荷時の血圧上昇機構に関与している可能性が考えられた。

‑148‑

<実験 4>

SH取において、腎における VitaminDの活性化障害を認める報告や、高血圧患者に5(OH)，D，の高値が認められる。また、最近血管平滑筋細胞に 1，25では血中 1，2L
上より、高血圧の発祥メ(OH)，D，のレセブターが存在するごとが示されている。 ιカニズムにおいて、 1，25(OH)，D，が関与している可能性が考えられる。さらに、

5(OH)，D，に措抗作用を有する 1actone体が合成されており、とれを用い近年 1，2てSHRにおける高血圧発症を抑制できるかどうか検討した。

SH
Rに し 25(OH)，D，に桔抗作用を有する 23(K)、25(K)ー1d，25(OH)，D，‑
26，23‑
1actoneを投与したが、血圧、体重、 1[，‑1自数に変化を認めず、内因性 1，25(
OH)，
D，は高血圧の発症には直接景発曹を及ぼさないと考えられた。

200

100oL・o SH
周 《 恒10)
SHA+Ca(11:;11)

1.2%CaCla~。

多少多~///fiシシシ勿るう多少砂町〆"う係争多クシシ Fμa2;) weeks

200"
5260~者a。

10。
L
図 1‑mc"VA，!Uo2

3 weeks

経 口 C a負 荷 時 の 血 圧 お よ び 体 宣 変 化‑149ー

PressorResponse
mmHg

100NEOverflow
ng/go SH肉• SH円‑
Cao WKY• WKY+Ca1.
0~ mean
時 EM悶 10出

*本50。 5Hzけエにノおル

本び畑mbAm

灘応WKY WKY.Ca SHR流お分圧離反脈昇膜時離動の間荷遊腸負ン

SHR.
Caる経口

ピネフ0・ロ・80。

10Hz
上 h リmmHg

d0.
5

関関口泊以降問問問

1¥:10p<Q.
05**p<O.Olホ

関 2に円 5惟

SHR
SHR.
.
CaWKY
WKy...Ca~ meanまSEM60

1
1:10*p<O.05

キネ*p<0.01*4020。
。 0.5
図 3

1.
0

1.
5

2.
0N
E.l'g

経 口 Ca負 荷 時 の 外 因 性 ノ ル エ ピ ネ フ リ ン
による昇圧反応の変化‑150ーnM

*140

壬Eトmean士SEM
ホ p.
c0.05

ホn=8120n=10n=910080。
図 4

WKY WKY+Ca SHR SHR+Ca

経 口 Ca負 荷 時 白 血 小 板 内 遊 離 Ca謹 度 の変化

0.680

m8an土 SEM
存

0.870
副uvmwE同L帽aLω
(帥}
Lws

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百•
••
•

P<O.OI•「二品 1•••

WKV
WKVt
‑
Ca
SHA
SHRtCa
図 5 . 経 口 Ca負 荷 時 の 赤 血 球 麟 流 動 性 の 変 化‑151一

Ca‑supplementationi
n5pontaneouslyHypertensiveRatsl
AlleredCa‑handling時 NormalizedI‑‑‑‑‑‑‑‑‑¥

SympatheticNervousSystem

VascularSmoothMuscle'cell!
JCenlralSympahlelicA
Cliv
ilyt

Membrane~bnormality q.‑MembraneF
lu
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NEOverflowfromt!
JPeripheralNerveTerminals

JInlracellularFreeCat!

PlasmaNE t!
J

VascularResponsivenesstD‑¥¥‑‑、、/li
ICa‑supplementationl日loodPressuret(l図 6 .高血圧自然発症ラットにおける
経 口 Ca負 荷 時 の 降 圧 機 序

152ー