博士（医学）三山博

史学 位 論 文 題 名

肥 大心 に お ける 心 室性不 整脈の 催誘発性 機序の 解明：
カル シウム ノカル モジュ 1Jン侈 ミ存 性プロテインキナーゼnを介 し た 活 動 電 位 持 続 時 間 交 互性 変 動 の影 響

学位論文内容の要旨【背景と目的】
高血圧性心肥大を有する患者では、致死的心室性不整脈による突然死が増加することが知られているが、その発生 機序にっいては不明な点も多い。T波交互脈は、心筋細胞の再分極のばらっきにより生じ、肥大心の催不整脈性を説明しうるひとっの現象と考えられる。
T波交互脈は活動電位持続時間(APD)の交互性変動(
APDオルタナンス）によって生じるものとされており、APDオルタナンスの出現は心室細動の前兆現象として知られている。またA
PDオルタナンスは細胞内Ca2゛の変動により出現するものと考えられており、細胞内Caz＋サイクリングに関わる様カ な機構の異常によりAPDオルタナンスが出現することが基礎実験やシミュレーションにより示されている。Ca2
゛ノカルモジュリン依存性プロテインキナー
ゼII(CaMKn）はこれらC
a2十サイクリングに携わる種々のタンパクをりン酸化することにより細胞内Ca2゛の調節に重要な役割を担って韜り、肥大心に船いてその活性が高まっていることが報告されている。本 研究では、肥大心に船ける致死的不整脈の基盤としてAPD
オルタ ナン スが 生じ やす く、 その 発生 機序 にCaMKIIが関与している仮説をたて 検証した。
【対象と方法】
正常 対照 として18週齢から24週齢のWKYラット、高血圧肥大心として同週 齢の自然発症高血圧ラット(SHR)を用いた。エーテル吸入下に心臓を摘出しランゲンドルフ法により摘出心を灌流した。APDの測定法として膜電位光学マッピング法を用いた。膜電位感受性色素Di4―ANEPPS2．5u
Mを灌流したのちBlebbistatinelOu
Mを投与し電気的活動を維持させたまま拍動を停止させた。左 室心尖部より刺激間隔300msより頻回刺激を行い、1分ずつ刺激間隔を短縮し不整脈の誘発を試みた。各々の刺激において左室前壁にハロゲン光源をあて光シグナルに変換された 活動電位を測定し、専用のソフトにてAP
Dを解析し刺激頻度増加に伴うAPDオノレタナンスの出現を観察した。CaM
KIIのAPD
オルタナンスに与える影響を調べるため選択的Ca
MK II阻害剤K
N‑
93l
LiM
ならぴにその非活性アナログであるK
N‑
92lpMを投与し、同様のプロトコ ールで心室頻回刺激を行い光学マッピング法を用いてAPDを測定した。
【結果】
SHRでは体重当たりの左室重量が有意に増加しており心肥大が形成されていることが確認された(WK
Y
3．06
土0.
12mg/g(n:ニ10)vsSHR4.
04
土0.
07mg/g(n:ニ10)；p<0.01)。心室頻回刺激を与えたときの膜 電位光学マッピングによるAP
D測定では、刺激間隔を短縮すると 徐々 にAPDは短縮 したが、いずれの刺激間隔でもSHRで有意にAPDの延長が 認められた― 371 ‑

（p〈O． 01）。さ らに刺 激間隔 を短縮 させる とWKY、SHRともにオルタナンスが出現したが、SHRの方 が よ り 長い 刺 激 間 隔で オ ル タ ナン ス が 出 現し た 。 オ ルタ ナ ン ス が出 現 する最 長刺激 間隔 （ オ ル タ ナ ン ス 出 現 刺 激 間 隔 閾 値 ） は WKYの 130土 12 ms (465土 45 bpm)に 対 し SHR
で は 159土 18 ms(382土 43 bpm)と 。 SHRで 有 意 に (p<0. 001)オ ル タ ナ ン ス 出 現 刺 激 間 隔
閾 値 の 上 昇 が 認 め ら れ 、 SHRで は 頻 回 刺 激に よ り APDオ ルタ ナ ン ス が起 こ り や すい こ と が判明 し た 。 選択 的 CaMKII阻 害 剤KN― 93を 投 与 した と こ ろ SHRでは 有 意 に オルタ ナンス 出現
刺激 間 隔 閾 値が 短 縮 し た(SHR+KN― 93130土12ms vsSHR159土 18ms；p<0.01)。一方、 CaMK
u阻 害非 活 性 ア ナロ グ の KN― 92投 与で は APDオ ルタ ナ ン ス 出現 時 刺 激 間隔 閾 値に差 はなく 、SHRの お け る APDオ ル タ ナ ン ス 出 現 閾 値 の 変 化 は CaMKH阻 害 に よ る も の と考 え ら れ た。 また 刺 激 頻 度 短 縮 に よ る 持 続 性 心 室 細 動 の 誘 発 率 は SHRで 有 意 に 高 く (WKY1／ 10 vs SHR6/10； p<O. 05)、 心室 細 動 誘 発時 の 刺 激 間隔 は SHRで 有意 に 長 か った (WKY96士 4msvsSHR
129土 7ms； p<0. 01)。 一 方 KN― 93投 与 SHRで は 持 続 性 心 室 性 不 整 脈 は誘 発 さ れ なか っ た（pく0． 05vsSHR)。
【考察 】
今 回 我 々 の研 究 に お いて 、 肥 大 心で は APDオ ルタ ナ ン ス が生 じ や す く心 室 性 不 整脈 の 出現 に 関 連 し て い る こ と 、 さ ら に 肥 大 心 にお け る APDオル タ ナ ン スの 出 現 に はCaMKHが 密接に 関 与 し て い るこ と が 判 明し た 。 過 去に 肥 大 心 にお い て APDオル タ ナ ン スの 誘 発 性 と不 整脈の関 連を検 討した 報告は なく、 ． CaMKIIが 心肥大 のAPDオル タナン ス出現 に関与 している
こ と も 明 ら か な 知 見 で あ る 。 今 回 我 々 は 、 18週 齢 か ら 24週 齢 の比 較 的 若 いSHRを 用 い てい る 。 こ の 期 間の SHRで は 心肥 大 は 進 行し て い る が、 心 不 全 に至 っ て い ない 時 期 で あり 、心 肥 大 そ の も のが す で に APDオ ル タ ナ ンス の 出 現 に影 響 を 与 えて い る こ とが 明 ら か とな った。
APDオ ル タ ナン ス と は 心拍 毎 に APDが変 化 、 す なわ ち long― short― longを 繰 り 返す 現 象のこ と を 言 い、 APDオ ル タナ ンスは細 胞内Ca2゛動態 (Ca2゛トラ ンジェ ント） のオル タナンスを伴 う 。 肥 大心 で は 定 常時 に お い ても CaMKn活性 が 亢 進 しCa2゛ ト ラ ンジ ェ ントが 増大し ている 。 頻 回 刺激 に よ り 細胞 内Caz゛濃 度が増 加する と肥大 心では CaMKIIがす でに活 性化状態
で あ る た め に 刺激 毎 の 細 胞内 Ca2゛ の ホメ オ ス タ ーシ ス を 保 てず 正 常 心 に比 し よ り 早期 にCa2゛変 動が出 現しAPDオ ルタナ ンスが 生じる ものと推 測され る。CaMKII阻害剤 である KN―93
投与 に よ り APDオ ル タ ナ ンス 出 現 閾 値が 上 昇 し たこ と は CaMKIIの 抑制 が 刺 激によ る細胞内Ca2゛ 濃 度 の 上 昇 を 抑 制 し 細 胞 内 Ca2゛ の 変 動 を 減 少 さ せ た た め と 推 察 さ れ る 。
さ ら に 本研 究 で は 、頻 回 刺 激 によ る 不 整 脈の 誘 発 性 につ い て も 検討 し た が、SHRで はWKYに比 し 有 意 に心 室 細 動 の出 現 閾 値 が低 く 、 持 続性 心 室 性 不整 脈 の 誘 発率 が 高かっ た。ま たCaMK lI阻害 剤 KN―93投 与に よ り 誘 発率 が 減 少 した 。KN― 93の抗不 整脈作 用は過 去にも 報告され 、 こ れ らの 報 告 で はKN一 93投 与 に よ る早 期 後 脱 分極 の 抑 制 を機 序 と して いるが 、今回の 結 果 か ら KN‑93の 抗 不 整脈 作 用 に はCaMK II阻 害 に よ るAPDオ ル タ ナン ス 抑 制 も関 与 す る
ことが 示唆さ れた。
【結語 】
肥 大 心 では CaMK II活 性 亢 進に よ り 活 動電 位 持 続時 間オル タナン スが生じ やすい ことが 、致死的 心室性 不整脈の 催誘発 性機序 のーつ である 。

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学位論文審査の要旨
主 査 教 授 筒 井 裕 之
副 査 教 授 三 輪 聡 一
副 査 教 授 川 口 秀 明

学 位 論 文 題 名肥大 心に おけ る 心室 性不 整脈 の催 誘発性 機序の解明：
カルシウムノカルモジュリン依存性プロテインキナーゼHを介した活動電位持続時間交互性変動の影響
高血圧性 心肥大を有する患者では、致死的心室性不整脈による突然死が増加することが知られてい るが、その発生機序については不明な点も多い。活動電位持続時間(APD)の交互性変動（オルタナンス）は致死的心室性不整脈の出現機序のーっとして考えられている。
肥大心では APDオルタナンスが出現しや すく、それが不整脈出現基質となっていること、またその出現にカルシウムノカルモジュリン依存性プロテインキナーゼn (CaMKII）が関与していると 仮説を立て実験を行った。正常対照としてWKY、高血圧肥大心としてSHRを用いた。ラン ゲンドルフ法にて灌流した摘出心の頻回刺激を行いAPDの変化を膜電位光学マッ ピン グ法を用いて測定した。結果、SHRではWKYと比べ有意にAPDの延 長が認められ、APDオルタナン スがより長い刺激間隔において出現した(130士12 ms (465土45 bpm) vs
159
土18ms(382土43bpm)；p<0.01)。CaMKII阻害剤であるK
Nー93投与後、APDオルタナンス出現時の刺激間隔の短縮が認められた(
159土18msvs130土12ms；p<0.01)
が、WKYではKN‑93
投 与に よるA
PDオルタナンスヘの影響は認められなかった。またSH
RではWKYに比べ持続性心室細動の誘発率が有意に高かった（1例／10例vs6例/10例；p<0.05)が、KN―93投与により心室細 動は誘発されなくなった。以上の結果より、肥大心ではAPDオルタナンスが出現しやすいことが致死的心室性不整脈の発生基盤となっており、 C
aMKIIが強く関与していることが判明した。
この学位 論文について審査担当教授より質問があった。まず、測定方法として、左室前壁ーポイン トのみで評価している事に対する妥当性にっいては、今回の用いた膜電位光学マッピング 法では96x64ピクセルの活動 電位情報が得られるが、予備実験として左室前壁の 任意 の数点でAPDのばらっきを調べたところばらっきはなく、代表す る一点を用いることの妥当 性が確認された。CaM
KH
阻害 が逆にCa2＋負荷を高めてし まう可能性について
は、機序的 にC
aM
Kn
阻害によルホスホラ ンバンの活性を抑制することで逆に細胞内Ca2＋濃 度を 高めてしまう可能性はあるが、本研 究結果から、CaM
KH阻害がり アノジン受容体からのCa2＋放出抑制効果がより大きい ため細胞内Ca2＋濃度の上昇を抑えA
PDオルタナンー373―スの 出現を抑制したのではないかと推測される。これに関しては実際細胞内Ca2+濃度を測定し ていないため推測の域を超えないため更なる検討が必要と考えられた。S
HRにおけるCaMK
H以 外の 、チ ャネ ルな どが AP
Dオ ルタナンスに影 響を与えているものについては、SH
Rでは一過性外向きカリウム電 流Itoが低下していると報告 されており、外向き電流の低下 によるA
PDの延長はCa2＋流入を増やし細胞内Ca2十負荷を増していることが推測される 。よ っ てIt0の 低下 はSHRにお ける APDオ ルタ ナン ス易 出現 性の 一因となっている可能性 がある。審査担当教授より細胞外Ca2＋濃度を変えることにより、Caサイクリングを担う 構成要素のうち、いずれが重要なのかある程度判断できるのではなぃかとの指摘があっ た、 ま たり アノ ジン 受容 体、 S
ERCAを直接抑制してAP
Dオルタナンスの出現を調べる
こと が必要ではないかとの指摘もあったが、正常心ではりア ノジン受容体、SERC
艫の抑制 でAPDオル タナンスの出現を抑制したとの報告が既 にあり、今回は肥大心に特徴的な機序 としてC
aMK皿に着目し研究を行った。指摘されたように 、より選択的な機序を同定する ことは、心機能全体にあたえる影響が少ない点で重要であるためさらなる検討が必要で ある と 考えられた。さ らにAPDオルタナンスの出現 閾値を変化させたことだけが心室性不 整脈の出現に影響を与えたのかは、本研究の結果のみで判断することは難しい。心室内 での APD
オ ルタナンスの出現閾値のばらっきや、オ ルタナンスの大きさなどを細かに検討 する必要があるであろう。
こ の論文は、肥大心における致死的不整脈の発生基質を調べられた点で高く評価され、今後 の臨床における不整脈治療に応用されることが期待される。審査員一同は、これらの成果 を高く評価し、大学院課程における研鑽や取得単位なども併せ申請者が博士（医学）の学 位を受けるのに充分な資格を有するものと判定した。

ー 374―