短時間インターバル光増感反応の細胞障害機構の解明と不整脈治療への応用

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細胞外光増感反応を頻脈生不整脈に対するアブレーション治療の電気伝導遮断作成に応用する光線力学アブレーションの基礎検討として、心筋細胞を用いたin vitro実験にて臨床応用に最適な治療条件を探索することを目的として検討を行った。今年度は以下の3つの検討を行った。(1)生体内とin vitro実験系では酸素分圧が異なることに着目し、酸素環境を変えた環境下での細胞外光増感反応による殺細胞効果を明らかにした。初期酸素分圧を155, 40 mmHgと設定し、放射照射量20, 40 J/cm2で光照射を行い、光増感反応2時間後に死細胞率を計測した。酸素分圧が40 mmHgのときは155 mmHgのときと比較して死細胞率が優位に低くなり、放射照射量40 J/cm2の場合は80%程度、放射照射量20 J/cm2の場合は40%程度であった。(2)心筋細胞に対する光増感反応による酸化障害のモデル化を行った。一重項酸素の産生量によってある閾値以上で細胞毒性が生じ、その後死細胞率が線形的に増加し、ある一定の値で飽和するという所見が得られている。細胞死が得られる閾値以上、100%となる飽和点の間で線形近似をとることで、光増感反応による死細胞率モデルとした。細胞死が生じるまでの時間は一重項酸素の産生速度によって決まるため、逆数の関数を基本とした計算式を導き、この式における各定数項をフィッティングから求めた。(3)計算モデルによって、各条件における死細胞率と細胞死が生じるまでの時間を算出し、イヌを用いたin vivo実験との比較検討を行った。開胸下にて露出した心臓に光拡散体を内装したプローブを固定して光照射を10分間行った。1週間後に心臓を摘出し、ホルマリン固定後切片を切り出した。154 mW/cmの強度で光拡散体から光照射を行った結果、1週間後の心筋組織に約7.5 mm深さの壊死領域が得られた。