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循環動態制御部

2017年の業績

研究活動の概要

循環動態制御部の研究基本理念は、統合的な枠組みによる循環器系の生理的・病態生理的な機能の解明である。生体システムの統合された複雑な状態での重要な特性の解明をめざして以下の方針で研究を構築している。循環動態制御部の研究分野の2つの柱は、「循環器系そのものの力学特性の解明」と「循環調節特性の解明」であり、両分野について基礎研究、応用研究および臨床に資する医療機器としての実用化の各階層にわたる研究を展開している(図)。特に、その結果としての最終目標として急性および慢性心不全の診断・治療の革新をめざした研究に焦点を当てている。さらに心不全の主たる死因である致死性不整脈の克服をめざし、基盤技術として心臓シミュレータを開発している。

本年度、特に注力した研究分野は、1. 包括的な循環器系(心臓・血管)特性解析(心不全の自動診断)に関する研究(図では「低侵襲モニタの開発」)、2. 慢性心不全治療のための循環系の神経性・体液性の制御の基礎研究(図では「循環調節特性の解明」)、3. 循環バイオニック医学:循環系の制御機構への介入による心不全治療の開発(図では「循環バイオニック研究」)、4. 循環器疾患の克服に貢献する新しい医療機器の開発(図では「迷走神経刺激による梗塞縮小装置の開発」)の4つである。

以下に各項目について、その意義を記し、次項に本年度の成果の概要を列挙する。

  1. 包括的な循環器系(心臓・血管)特性解析(心不全の自動診断)に関する研究:
     心不全などの循環管理では心臓・血管の特性を定量的に把握する必要があり、これが臨床的に可能となれば、急性心不全の自動診断・自動治療が可能となる。そのためには心拍出量・左心房圧の測定は欠かせないが、肺動脈カテーテルによる測定は侵襲が大きく有害事象をもたらして予後を改善していない。正確であるが低侵襲な心拍出量、左心房圧、血圧等の連続モニターが臨床的に求められており、そのために新しい機器の開発に取り組んでいる。
  2. 慢性心不全治療のための循環系の神経性・体液性の制御の基礎研究:
     循環器疾患では心臓や血管系自体の異常に加え、これらの恒常性を維持する制御機構にも破綻をきたしている。このような病態を理解するために、循環制御系がどのような原理で心臓や血管系を制御しているのかを解明する研究を行っている。循環器疾患の新しい診断・治療法(動脈圧反射刺激治療など)の開発に資するため、病態や治療法による循環調節機構の変調、心不全に対する新しい薬物療法の開発、虚血再潅流後の早期迷走神経活性化による梗塞の縮小に関する研究にも取り組んでいる。
  3. 循環バイオニック医学:循環系の制御機構への介入による心不全治療の開発:
     生体の循環調節機構に外部より介入することにより、生体自身の調節を超える制御が可能であり、各種循環器疾患の予後を改善できることが明らかとなった。この原理(循環バイオニック医学)をもとにした治療法の開発を推進している。特に、迷走神経の電気刺激や薬物による刺激により重症慢性心不全の予後が改善することが明らかになったが、迷走神経刺激による心保護の機序解明、心筋再生の効果増強に関する研究、自動制御による飲水量調節による心不全治療の研究を行っている。
  4. 循環器疾患の克服に貢献する新しい医療機器の開発:
     新規医療機器の開発に関して、心筋梗塞後の心不全発症を予防するカテーテル型治療装置の開発に取り組んでいる。

2017年の主な研究成果

  1. 包括的な循環器系(心臓・血管)特性解析(心不全の自動診断)に関する研究:
     低侵襲血行動態連続モニターに関し、無侵襲血圧モニターシステム(ストレスフリーABPM)の開発、敗血症性ショックの初期蘇生を自動化するコンピュータ制御循環管理システムの開発を継続した。このシステムを利用し、敗血症性ショックの初期蘇生における低用量β遮断薬の有効性の検討を行った。また、成人先天性心疾患患者の不整脈発生メカニズムの解明に関して、単心室血行動態の病的な心室機械的非同期のシミュレーションを行った。
  2. 慢性心不全治療のための循環系の神経性・体液性の制御の基礎研究:
     慢性心不全の薬物治療に関して、高血圧に伴う心不全におけるドネペジルの心保護作用、選択的徐脈薬イバブラジンが動脈圧受容器反射に及ぼす影響、再潅流心筋梗塞縮小薬の研究開発、中枢性交感神経抑制薬モクソニジンが動脈圧受容器反射による血圧調節に及ぼす影響の定量的解析の研究を行った。循環系の神経性・体液性の制御に関して、マイクロダイアリシス法を用いた心筋間質microRNA分泌モニタリング、心臓支配神経の切断と再生が成人早期心不全病態形成に及ぼす影響の研究を行った。また、体温の恒常性維持に関して、皮膚温度感知機構の解明の研究を行った。
  3. 循環バイオニック医学:循環系の制御機構への介入による心不全治療の開発:
     循環系の制御機構への介入による心不全治療の開発に関して、迷走神経刺激による生体内在性再生能力の賦活化を利用した新規心血管再生治療法の開発を継続した。また、動脈圧反射活性化治療が生体側の動脈圧反射に及ぼす影響の検討、圧波形が動脈圧反射による交感神経活動の抑制に及ぼす影響の定量解析を行った。前年に引き続いて、心不全ラットにおける水代謝病態解明及び飲水行動制御による治療効果の検討を行った。
  4. 循環器疾患の克服に貢献する新しい医療機器の開発:
     新しい治療機器の開発に関して、心筋梗塞後の心不全発症を予防するカテーテル型治療装置の開発を継続して実施した。

研究業績

  1. Asanuma H, Sanada S, Yoshitomi T, Sasaki H, Takahama H, Ihara M, Takahama H, Shinozaki Y, Mori H, Asakura M, Nakano A, Sugimachi M, Asano Y, Minamino T, Takashima S, Nagasaki Y, Kitakaze M. Novel Synthesized Radical-Containing Nanoparticles Limit Infarct Size Following Ischemia and Reperfusion in Canine Hearts. Cardiovascular Drugs and Therapy. 31, 501-510, 2017.
  2. Fukumitsu M, Kawada T, Shimizu S, Turner MJ, Uemura K, Sugimachi M. Wave reflection correlates with pulmonary vascular wall thickening in rats with pulmonary arterial hypertension. International Journal of Cardiology. 249, 396-401, 2017.
  3. Kamiya A, Hayama Y, Shimizu S, Kawada T. State-space representation of the extended Guyton's model. American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 313, H320-H322, 2017.
  4. Kawada T, Akiyama T, Shimizu S, Fukumitsu M, Kamiya A, Sugimachi M. Desipramine increases cardiac parasympathetic activity via α2-adrenergic mechanism in rats. Autonomic Neuroscience-Basic & Clinical. 205, 21-25, 2017.
  5. Kawada T, Shimizu S, Yamamoto H, Miyamoto T, Kamiya A, Shishido T, Sugimachi M. Effects of different input pressure waveforms on the carotid sinus baroreflex-mediated sympathetic arterial pressure response in rats. Journal of Applied Physiology. 123, 914-921, 2017.
  6. Kawada T, Shimizu S, Yamamoto H, Miyamoto T, Shishido T, Sugimachi M. Peripheral versus central effect of intravenous moxonidine on rat carotid sinus baroreflex-mediated sympathetic arterial pressure regulation. Life Sciences. 190, 103-109, 2017.
  7. Kawada T, Turner MJ, Shimizu S, Fukumitsu M, Kamiya A, Sugimachi M. Aortic depressor nerve stimulation does not impede the dynamic characteristics of the carotid sinus baroreflex in normotensive or spontaneously hypertensive rats. American Journal of Physiology-Regulatory Integrative and Comparative Physiology. 312, R787-R796, 2017.
  8. Kawakami S, Takaki H, Hashimoto S, Kimura Y, Nakashima T, Aiba T, Kusano KF, Kamakura S, Yasuda S, Sugimachi M. Utility of High-Resolution Magnetocardiography to Predict Later Cardiac Events in Nonischemic Cardiomyopathy Patients With Normal QRS Duration. Circulation Journal. 81, 44-51, 2017.
  9. Shigemi K, Fuke S, Une D, Saku K, Shimizu S, Kawada T, Shishido T, Sunagawa K, Sugimachi M. Physiological insights of recent clinical diagnostic and therapeutic technologies for cardiovascular diseases. Journal of Physiological Sciences. 67, 655-672, 2017.
  10. Shimizu S, Akiyama T, Kawada T, Sata Y, Turner MJ, Fukumitsu M, Yamamoto H, Kamiya A, Shishido T, Sugimachi M. Sodium ion transport participates in non-neuronal acetylcholine release in the renal cortex of anesthetized rabbits. Journal of Physiological Sciences. 67, 587-593, 2017.
  11. Uemura K, Inagaki M, Zheng C, Kawada T, Li MH, Fukumitsu M, Sugimachi M. Acute ivabradine treatment reduces heart rate without increasing atrial fibrillation inducibility irrespective of underlying vagal activity in dogs. Heart and Vessels. 32, 484-494, 2017.
  12. Uemura K, Kawada T, Zheng C, Li MH, Sugimachi M. Computer-controlled closed-loop drug infusion system for automated hemodynamic resuscitation in endotoxin-induced shock. BMC Anesthesiology. 17, 145, 2017.
  13. Zhan DY, Du CK, Akiyama T, Morimoto S, Shimizu S, Kawada T, Shirai M, Pearson JT. Cardiac vagal control in a knock-in mouse model of dilated cardiomyopathy with a troponin mutation. Autonomic Neuroscience-Basic & Clinical. 205, 33-40, 2017.
  14. Zheng C, Li M, Kawada T, Inagaki M, Uemura K, Sugimachi M. Frequent drinking of small volumes improves cardiac function and survival in rats with chronic heart failure. Physiological Reports. 5, E13497, 2017.
  15. Ohuchi H, Miyazaki A, Negishi J, Hayama Y, Nakai M, Nishimura K, Ichikawa H, Shiraishi I, Yamada O. Hemodynamic determinants of mortality after Fontan operation. American Heart Journal. 189, 9-18, 2017.
  16. Miyazaki A, Sakaguchi H, Matsumura Y, Hayama Y, Noritake K, Negishi J, Tsuda E, Miyamoto Y, Aiba T, Shimizu W, Kusano K, Shiraishi I, Ohuchi H. Mid-Term Follow-up of School-Aged Children With Borderline Long QT Interval. Circulation Journal. 81, 726-732, 2017.
  17. Ohuchi H, Negishi J, Hayama Y, Miyazaki A, Shiraishi I, Ichikawa H. Renal resistive index reflects Fontan pathophysiology and predicts mortality. Heart. 103, 1631-1637, 2017.
  18. Taniguchi Y, Miyazaki A, Sakaguchi H, Hayama Y, Ebishima N, Negishi J, Noritake K, Miyamoto Y, Shimizu W, Aiba T, Ohuchi H. Prominent QTc prolongation in a patient with a rare variant in the cardiac ryanodine receptor gene. Heart and Vessels. 32, 229-233, 2017.
  19. Ohuchi H, Hayama Y, Negishi J, Noritake K, Miyazaki A, Yamada O, Shiraishi I. Determinants of Aortic Size and Stiffness and the Impact on Exercise Physiology in Patients After the Fontan Operation. International Heart Journal. 58, 73-80, 2017.
  20. Tsuda E, Tsujii N, Hayama Y. Cardiac Events and the Maximum Diameter of Coronary Artery Aneurysms in Kawasaki Disease. The Journal of Pediatrics. 188, 70-74.e1, 2017.
  21. 杉町 勝, 原 晋介. 医療・ヘルスケア分野の高度化に向けて. 電子情報通信学会誌. 100, 755-760, 2017.

過去の業績

最終更新日 2019年01月09日

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