Kawasaki, Hiromu

Mio, Mitsunobu

Takatori, Shingo

Okayama University Scientific Achievement Repository

33脊髄穿刺ラットを用いた循環薬理学的研究高 取 真 吾 1)･川 崎 博 己2)･見 尾 光 庸 1)1)就実大学薬学部薬効解析学 ･2)岡山大学大学院医歯薬学総合研究科臨床薬学はじめに薬理学領域において各種血管作動薬による循環器作用の評価方法には､さまざまな動物､またその標本を用いたinvivoおよびinvitro実験系など非常に多くの評価系が存在する｡例えば､各種血管のリング標本や腸間膜動脈血管床などを用いたinvitro実験系における検討､脊髄穿刺ラットおよび無麻酔 ･無拘束ラットなどにおけるinvivo実験系での検討が知られている｡脊髄穿刺ラットは､眼嵩よりrodを挿入することにより脊髄を全て破壊したモデルであり､中枢神経を介した循環反射機構が欠如している特徴を持つ｡ 従って､各種血管作動物質によるピュアな心血管反応をinvivoにて観察することができるだけでなく､rodを介した電気刺激により各種神経性の心血管反応も観察できる為､末梢における各種血管作動薬による心血管反応の評価に非常に有用なモデルであると言える｡このことは､医薬品開発における非臨床試験において､脊髄穿刺ラットを用いた薬効薬理の評価が実際に行われているということからも裏づけられよう (サンドノーム⑪錠添付文書)0そこで本稿では､我々がこのモデルを用いて行ってきた研究の一端を簡単に紹介させて頂き､少しでも多くの方々にその有用性について理解を深めて頂ければ幸いである｡脊髄穿刺ラットの作製方法Wistar系雄性ラット (体重 350-400g)を用い､ペントバルビタール (50mg/kg,i.p.)麻酔下にて眼宿より脊柱内にrod(両先端 5mm以外の部分は､絶縁処理を施 してある)を挿入し､脊髄を全て破壊する｡また､別のrod(絶縁処理なし)を背中の皮下より挿入し､不関電極として用いる｡ 脊髄破壊後､人工呼吸器を用いて気管に挿入したカニュー レを介 し､人工呼吸 (4.5ml/breaths堆g,70breaths/min)を開始する (図 1) ｡ また､各種薬物の投与は左右の頚静脈に挿入したカニューレより行い､全身血圧および心拍数の測定は頚動脈に挿入したカニューレを介してポリグラフシステムおよび心拍タコメーターにて記録した (図 1)0h sertlng through theorb it図1.脊髄穿刺ラットの作製と実験方法の概略Recorder34? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? ??? ??????ASCS (馳 ) JI SC S(Hz)(Th 1-4) (Th912). 山2 4 8▲ ▲ ▲? ?? ? ?? ? ?? ?図2.脊髄電気刺激(SCS)による心血管反応脊髄電気刺激 (SCS,SpinalCordStim山aion)による心血管反応血圧および心拍数が安定した後､2本のrodを介して2､4および8Hzの電気刺激 (20V､lms間隔の矩形波)を30秒間行った｡脊柱内に挿入したrodの位置を変化させることにより､交感神経性の心血管反応を観察することができる (図2AおよびB)｡胸髄上部 (Th1-4)における電気刺激 (2Hz)は､心拍数の増加を伴った血圧上昇反応が観察される (図2A)｡一方､胸髄下部 (Th9-12)における電気刺激 (2-8Hz)は､心拍数の増加を伴わない刺激頻度依存性の血圧上昇反応が観察される(図2B)｡血管反応に対する心機能の影響を最小限にする目的で､通常は胸髄下部の電気刺激により生じる血管反応を観察する (Takatorietal.,2003;2006)｡一方､α1受容体刺激薬(methoxamine;2恥g/kg/min,i.V.)と自律神経節遮断薬 (C6,hexame也onium;2mg化g/min,i.V.)の同時持続投与により平均血圧を約 100mmHgに維持した後､同上条件にて電気刺激 (2および4Hz)を行うと､カルシトニン遺伝子関連ペプチ ド (CGRP,CalcitoninGene-Relatedpeptide)神経性の心血管反応を観察することができる (図2E)｡生体内において強力な血管拡張因子として知られるCGRPは､CGRP神経から分泌される神経伝達物質であり､交感神経刺激による血管収縮作用と括抗的に働くことにより血管の緊張度調節に関与していると報告されている (Brainetal.,1985;Kawasakietal.,1988)Oまた､上記にて得られた交感神経性の血管収縮反応および CGRP神経性の血管拡張反応は､それぞれα1受容体括抗薬 (prazosin)および CGRP受容体括抗薬 (CGRP【8-37])にて抑制されることを確認している (Takatorietal.,2003)0以上述べたように､脊髄穿刺ラットは脊髄の特定の部位を電気刺激することにより､交感神経およびCGRP神経性の心血管反応をinvivoにて容易に観察することができるという非常にユニークな特徴を有することが示されている｡様々な病態時における神経機能変化交感神経およびCGRP神経の両神経による血管緊張度調節の破綻は､様々な障害を引き起こす｡高 血 圧 自 然 発 症 モ デ ル ラ ッ ト (SHR,SpontaneouslyHypertensiveRat)の腸間膜動脈血管床を用いた検討において､SHRではCGRP神経機能の減弱を引き起こしており､結果的に交感神経機能の克進を招き､このことが高血圧の進展 ･維持に関与していることを報告している (Kawasakietal.,1999)｡また､芳原らは､加齢に伴いSHRにおけるCGRP神経密度分布が減弱することがその原因の一部ではないかということを示唆している(Hobaraeial.,2005)O-方､我々は飲料水としてフルク トー ス溶液を長期間与えることにより作製した脊髄穿刺 2型糖尿病モデルラットにおいて､慢性的な高インスリン血症の状態が交感神経機能の有意な増加 とCGRP神経機能の顕著な減弱を引き起こし､これら両神経の機能的な変化が高血圧症状を誘導するということを報告している (Takatorietal.,2006)0さらに､2型糖尿病自然発症モデルラット(OLETF,OtsukaLong-EvanceTokushimaFaty ラット)の腸間膜動脈血管床を用いたinvitroの研究においても同様の結果が得 られることを明らかにしている(notpublished)｡以上のように､脊髄穿刺ラットを用いた検討は､様々な病態時における神経機能変化に伴 う循環薬理学的な評価を行 うにあたり､非常に有用であるばかりではなく､各種血管作動物質の詳細なメカニズムや各種病態発症のメカニズム解明に至るまで非常に幅広い有益な情報を提供するinvivo実験系のモデルであると考えられる｡現在､ヒスタミンによる心血管反応に及ぼす影響に着目し､アナフィラキシー誘発性低血圧の発症メカニズム解明に取り組んでおり､新しい知見を得ている｡ その成果は､学会発表および論文等35にて報告させて頂く予定である｡今後､多くの研究者および先生方からのご意見 ･ご指導を頂き､脊髄穿刺ラットが医薬品開発 (特に循環器疾患治療薬)において必須の評価モデルとして使用されることを強く願っている｡参考文献Brain SD,WiliamsTJ, TipplnSJR , Mo汀isHR ,MacintyreI:Calcitoningene-relatedpeptideisapotentvasodilator.Nature1985;313:54156.HobaraN,Gessei-tsutsumi N,GodaM,TakayamaF,AkiyamaS, KurosakiY, KawasakiH:Long-terminhibition of anglOtenSin prevents reduction ofperiarterialinnervation ofcalcitonin gene-relatedpeptide(CGRP)-containingneⅣesinspontaneouslyhypertensiverats.HJPertenSRes2005;28:4651474.KawasakiH, OkazakiM,NakatsumaA, MimakiY,ArakiH,Gomita Y:Long-term treatmentwithanglOtenSin convertlng enZyme inhibitor restoresreduced calcitonin gene-related peptide-containlngvasodilatornervefunctioninmesentericarteryofspontaneouslyhypertensiverats.JpnJPharmacol1999;79:221-229.KawasakiH,TakasakiK,SaitoA,GotoK:Calcitoningene-related peptide actsasanovelvasodilatorneurotransmi仕erinmesentericresistancevesselsofrat.Nature1988;335:164-167.サンドノーム@錠添付文書TakatoriS, MizoteM,Zamami Y,KurosakiY,KawasakiH:Efectsofinsulinonvascularresponsestosplnalcordstimulationandvasoactiveagentsinpithedrats.BrJPharmacol2003;140:113711145.TakatoriS,ZamamiY,MioM,KurosakiY,KawasakiH:Chronichyperinsulinemia eI血ancesa血energlCvasoconstrictionanddecreasescalcitoningene-relatedpeptide-containlng neⅣe一mediated vasodilation inpithedrats.HJPertenSRes2006;29:361-368.

The pithed rats in research of the cardiovascular pharmacology

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