Inotropic, chronotropic, and dromotropic effects mediated via parasympathetic ganglia in dog heart

electronic vagal nerve fibers via ganglionic cells in heart of wall, and we’re controlled heart. 洞結節ペースメーカーの副交感神経節細胞のほとんどは右肺静脈の上の脂肪組織（SA fat pad）に存在し、房室伝導の副交感神経節細胞は下大静脈と左心房の接合部の脂肪組織（AV fat pad）に存在する（1、7-9、19、20). 洞調律を司る副交感神経要素も、ヒトの心臓の右肺静脈の上にある脂肪組織に存在する(3)。 しかし、哺乳類の心臓では、心房収縮力を制御する副交感神経節細胞の集積はまだ確認されていない。イヌの心臓では、SA fat padの副交感神経節を刺激すると、自発的洞房周期長（SCL）が増加し、心房収縮力が一部減少する (9)． 最近、Chiouら（4）は、内側上大静脈と大動脈起始部の間にある脂肪パッド（SVC-Ao脂肪パッド）に神経節細胞が存在し、SVC-Ao脂肪パッドへの高周波カテーテルアブレーションにより迷走神経が完全に脱神経されるか、迷走神経による有効不応期短縮が減衰することを報告している（4）。 しかし、イヌでは多くの自律神経線維がSVC-Ao脂肪板の周囲を通過している(17,21,22)。 そこで本研究では、麻酔下のイヌにおいて、SVC-Ao脂肪板の副交感神経節細胞が迷走神経活性化に対する右心房収縮および電気的応答を選択的にかつ完全に制御しているかどうかを検討した。 そこで、神経節ニコチン受容体遮断薬トリメタファンおよびナトリウムチャネル遮断薬リドカインをSVC-Ao脂肪板に局所投与し、副交感神経刺激に対する右房圧の一次微分（RA dP/d t）、SCLおよび房室伝導時間（AVCT）への影響を検討した。 頸部迷走神経、SA脂肪板の洞調律関連副交感神経要素、AV脂肪板のAV伝導関連副交感神経要素の両側を別々に電気刺激した（8，9）＜3418＞＜7960＞準備 ＜8855＞＜7161＞ 動物実験は信州大学医学部動物学委員会の承認を得て行った． 体重10～23kgの雑種犬31頭をペントバルビタールナトリウム（30mg/kg iv）で麻酔し、安定した麻酔を維持するために追加投与した。 気管カニューレを挿入し、間欠的陽圧換気を開始した。 胸部は第4肋間で横方向に開胸した。 神経伝導を遮断するため，両頸迷走神経を頸部で緊密に結紮して破砕し，両星状神経節を鎖骨下神経節との接合部で緊密に結紮して破砕した． これらの操作により心臓への緊張性神経活動はほとんど除去される(10)。

右心房と心室の電気活動を記録するために、2個のバイポーラ電極をそれぞれ右心房付属器の心外表面底と右心室心外表面に設置した。 右心房付属器基部と右心室心外膜にそれぞれ2本のバイポーラ電極を置き，SCLとAVCTを測定し，熱記録計（WT685T，日本光電工業）に表示した． 右心房圧は，右頸静脈から右心房腔中央に挿入したカテーテル先端圧力変換器（モデルTCP2，日本光電工業）により測定した． 右心房圧とRAdP/d tはレクチグラフに記録された． 3418>

心内副交感神経を刺激するために、電極間距離2mmの2本の双極銀電極を使用した。 1つは右肺静脈の接合部の右心房側の脂肪組織上に設置した（8, 19）。このSA結節領域への心内副交感神経要素の電気刺激をSAPSと呼ぶことにする。 もう一つは、下大静脈と左心房の接合部の脂肪組織上に配置した。このAV結節領域への心内神経要素の電気的刺激をAVPSと呼ぶことにする。 両電極とも電気刺激装置（SEN7103型、日本光電）に接続した。 副交感神経刺激用のかなり狭い刺激パルス時間（0.01-0.06ms）を用いると、ペースメーカー細胞や心筋細胞の活性化には閾値以下の刺激となった(8)。 心臓外の副交感神経放出神経を刺激するために、2本の細い銅針電極を頸部の迷走神経にそれぞれ挿入した（このような電気刺激を頸部迷走神経複合体（CVS）と呼ぶ）。 実験前に、SCLを300ms増加させ、AVCTを30ms延長するように、パルス幅と刺激周波数を任意に決定した（SAPSとAVPSは0.01〜0.06ms、10〜30Hz、CVSは0.01〜0.04ms、5〜20Hz）。 刺激の電圧振幅は10Vであった。

Protocols.

我々は2シリーズの実験を実施した。 最初のシリーズでは、SVC-Ao脂肪板の副交感神経節細胞が心臓反応に果たす役割を明らかにするため、麻酔下のイヌにニコチン性神経節受容体拮抗薬であるトリメタファン（n = 8）またはナトリウムチャネル遮断薬であるリドカイン（n = 6）をSVC-Ao脂肪板に局所投与してCVSに対する強心、遅心、遅筋の反応に影響を与えたかどうかを検討した。 トリメタファンは0.3 mgを0.2 mlの生理食塩水で、リドカインは3.0 mgを0.2 mlの生理食塩水で投与した。 トリメタファンおよびリドカインの使用量は、SCL、AVCTおよび心房収縮力に有意な影響を与えなかった。 ブロッカーの直接的な心臓への影響は薬物投与3分後に測定し、その後30秒間の刺激終了時にCVSに対する心臓の反応に対する薬物効果を測定した。

第二のシリーズでは、SVC-Ao脂肪パッドにある副交感神経節細胞とSAPS座にある副交感神経節細胞の役割の違いを明らかにするために、トリメタファンの局所注射の効果を0.0mgの用量で検討した。3 mg（n = 8）または 3.0 mg（n = 5）のリドカインを 0.2 ml の生理食塩水で SAPS 部位に局所注入し、CVS、SAPS または AVPS に対する強心、強心臓、強敏の反応に及ぼす影響を検討した。 さらに、SVC-Ao脂肪パッドにトリメタファンを局所注入し、その後SAPS遺伝子座にトリメタファンを注入した場合のCVSまたはSAPSに対する強心・強心臓反応への影響も4匹の麻酔動物で検討した。

薬物

実験に用いた薬物はtrimethaphan camsylate (Nippon Rosch, Tokyo, Japan) とlidocaine hydrochloride (Fujisawa, Osaka, Japan).

統計解析

すべてのデータは平均±SE.であった。 データの多重比較の統計解析には、ボンフェローニ検定付きのANOVAを使用した。 2群間の比較には、pared dataのStudent’s t -testを使用した。 3418>

RESULTS

SVC-Ao脂肪パッドに注入されたトリメタファンまたはリドカインの効果。

SVC-Ao脂肪パッドにトリメタファンまたはリドカインを投与する前に、CVS両側への刺激に対する心房収縮力、自発SCL、AVCTを測定した。 図に示すように、SA脂肪板のSA結節領域への速度関連副交感神経要素の刺激（SAPS）、またはAV脂肪板のAV結節領域へのAV伝導関連副交感神経要素の刺激（AVPS）である。1. CVSは右房圧とRA dP/d tを低下させ、SCLを増加させ、AVCTを延長した（Fig.1A）。 心房収縮力の指標としてRA dP/dtを使用した。 一方、SAPSは心房圧反応が低下しSCLが増加したがAVCTは延長せず（図1B）、AVPSはSCLと心房圧反応に変化はなくAVCTを延長させた（図1C）。 図1.頸部迷走神経複合体（CVS）を周波数20Hz、パルス幅0.01ms、10Vで両側刺激した場合の代表的な機能反応（A）SAノードへのレート関連副交感神経（SAPS）を周波数30Hz、0.開胸麻酔したイヌの自律分散型心臓で，刺激開始30秒後に，周波数30Hz，パルス時間0.03ms，電圧10Vで房室結節への房室伝導関連副交感神経（AVPS）を刺激（B），および周波数30Hz，パルス時間0.05ms，電圧10Vで房室結節への副交感神経（C）を刺激（D）． SCL、洞周期長；AVCT、房室伝導時間dP/dt、圧力の時間変化

SVC-Ao fat padの副交感神経節細胞がどのように心臓反応を制御しているかを調べるために、次にSVC-Ao fat padに注入したトリメタファンがCVSに対する右房収縮力、SCL、AV伝道の変化に対してどのような影響を及ぼすかを検討した。 トリメタファンをSVC-Ao脂肪パッドに局所投与した3分後、麻酔下の犬の基礎心拍数および動脈血圧は、薬剤前の対照レベルから有意な変化は認められなかった

トリメタファンを0.3 mgを0.2 mlの生理食塩水に溶解してSVC-Ao脂肪パッドに局所投与したところ、8回の実験でCVSに対するRA dP/d tの減少、SCLの増加およびAVCTの延長が、それぞれのコントロール値（100%）に対して37.4 ± 4.7%、34.3 ± 5.4%、および33.1 ± 6.5%同様に抑制された（図2）。 SVC-Ao脂肪パッドに注入した0.2mlの生理食塩水は心臓の反応や動脈血圧に影響を与えなかった

神経節ニコチン受容体を介した作用と同様にSVC-Ao脂肪パッドを通る神経線維の作用を抑制するために、SVC-Ao脂肪パッドに注入したリドカインのCVSに対する心臓反応への影響を検討した。 3.0mgのリドカイン局所注入は、6回の実験で、CVSに対するRA dP/d tの減少、SCLの増加、AVCTの延長を、それぞれのコントロールレベル（100%）から83.1±2.4%、89.0±2.2%、および53.2±13.1%抑制した（Fig. 3）…3． 図3.6頭の麻酔下犬において、SVC-Ao脂肪パッドに3.0mgのリドカインを投与したところ、両側CVSに対するRA dP/d tの減少（A）、SCLの増加（B）、AVCTの延長（C）に効果が認められた。 基礎状態の変化：CVSによるRAdP/d tの減少 37.0 ± 2.4 から 9.8 ± 3.1 mmHg (74.5%), SCLの増加 455 ± 16 から 773 ± 46 ms (70.3%), AVCTの延長 140 ± 7 から 192 ± 4 ms (38.9%)． 開列と実列はそれぞれリドカイン投与前と投与後の各刺激に対する反応を示す。 * P < 0.001 vs. control.

SAPS遺伝子座に注入されたトリメタファンまたはリドカインの効果。

SVC-Ao脂肪パッドに存在する副交感神経節細胞の機能的役割とSAPS遺伝子座のそれとの関係を調べるために、CVS、SAPS、AVPSに対する右房収縮力、SCL、AVCTの変化に対するSAPS遺伝子座に注入したトリメタファンの影響を検討した。 トリメタファンをSAPS遺伝子座に局所投与すると、SAPSに対する負のクロノトロピック反応およびインノトロピック反応が98.0±1.0%、95.8±2.0%抑制された。また、CVSに対する負のクロノトロピック反応を86.0 ± 3.5%抑制した(Fig. 4)。 しかし、SAPS遺伝子座に注入したトリメタファンは、CVSに対する負の強心反応を42.4 ± 3.5%部分的に減弱させた。 図4.トリメタファンのSAPS遺伝子座への投与によるCVSとAVPSの強心反応への影響。3mgをSAPS遺伝子座に投与し、麻酔下の犬8頭において、CVS、Rate-related SAPS、AVPSの両側反応によるRA dP/d tの減少（A）、SCLの増加（B）、AVCTの延長（C）に対する効果を検討した。 基礎状態の変化：CVSおよびSAPSによるRA dP/d tの減少が37.0±2.4から11.4±2.0mmHg（68.5%）および36.5±2.6から20.2±1.7mmHg（43.5%）それぞれ、SCLが500±24から824±23 ms（66.5%）に増加した。9％）、503±24から824±42ms（64.4％）、CVSとAVPSによるAVCTの延長はそれぞれ127±8から178±11ms（42.0％）、126±9から166±15ms（31.1％）であることが明らかになった。 開列と実列は、それぞれトリメタファン処理前と処理後の各刺激に対する反応を示す。 * P < 0.001 vs. control.

CVS、SAPS、AVPSに対する心反応に対するSAPS遺伝子座へのリドカイン注入の効果も検討した（図5）． リドカイン3.0mgを0.2mlの生理食塩水でSAPS遺伝子座に局所注射すると，SAPSとCVSに対する負のクロノトロピック反応とSAPSに対する負のイントトロピック反応を消失させた． リドカインは、CVSに対する負の強心反応を、それぞれのコントロールレベル（100%）から56.0 ± 6.7%部分的に減弱させた。 これらのCVSとSAPSに対するリドカインの効果は、SAPS遺伝子座に注入されたトリメタファンの効果と同様であった（図4、5）。 図5.5頭の麻酔下犬におけるCVS、SAPS、AVPSの両側に対するRA dP/d tの減少（A）、SCLの増加（B）、AVCTの延長（C）に対するリドカイン3.0mgのSAPS部位への注入効果。 基礎状態の変化：CVSおよびSAPSによるRA dP/d tの減少がそれぞれ38.4±3.0から11.6±2.8mmHg（69.6%）と37.4±3.2から17.4±3.5mmHg（54.3%）に，SCLが494±32から822±79 ms（69.0%）と増加することがわかった。6％）および 490±29 から 840±104ms（69.0％）； CVS および AVPS による AVCT の延長はそれぞれ 130±7 から 185±9ms（44.0％） および 130±9 から 166±8ms（29.4％） であった。 開列と実列は、それぞれリドカイン投与前と投与後の各刺激に対する反応を示す。 * P < 0.001 vs. control.

さらに、4頭の麻酔下のイヌにおいて、SVC-Ao脂肪パッドにトリメタファンを注入した後にSAPS座に注入した場合のCVSまたはSAPSに対する心応答に対するトリメタファンの影響を調べた（図6）。 トリメタファンをSVC-Ao脂肪板に注射すると、CVSに対する負性強心反応（図6A）はコントロール（100%）から29.9 ± 6.4% 、クロノトロピック反応（図6B）は35.6 ± 9.3% それぞれ減弱された。 SVC-Ao脂肪パッドへのトリメタファン注入に続いてSAPS遺伝子座にトリメタファンを注入すると、CVSに対する負の強心反応は薬剤前の対照レベルから49.9±2.4％さらに減弱し、CVSに対する残留する負のクロノトロピック反応は91.8±2.0％抑制された。 SAPSに対する陰性強心反応（図6C）および強心反応（図6D）は、SVC-Ao脂肪パッドへのトリメタファン注入によりわずかに減少したが有意ではなく、続くSAPS局所へのトリメタファンの注入により抑制された。 SVC-Ao脂肪パッドとSAPS遺伝子座へのトリメタファン注入によるCVSやSAPSに対する心臓の負の反応の抑制は、トリメタファン単独投与による抑制と相加的ではなかった

DISCUSSION

犬の心臓ではSAPS座とAVPS座の副交感神経節細胞がそれぞれ心房ペースメーカー活動とAV伝道を選択してコントロールしている（5，7）． SAPSは負のクロノトロピン作用とイントロピン作用を引き起こし、ヘキサメトニウム（7）あるいは本研究のトリメタファンによる処理でブロックされたことから、神経節細胞は刺激によって直接活性化されず、むしろ前神経節線維が活性化された可能性が考えられる。 宮崎ら（13）は、1）心臓の迷走神経伝達は神経節遮断薬であるヘキサメトニウム、あるいは軸索遮断薬であるテトロドトキシンで容易に阻害されること、2）交感神経伝達はテトロドトキシンで阻害されるがヘキサメトニウムで阻害されないことを明らかにした。 本研究では、神経節遮断薬であるトリメタファンがSAPSによる負のクロノトロピック効果およびイントロピック効果を容易に遮断することを示し、宮崎ら(13)が示した結果を確認することができた。 副交感神経の活性化による心房不応期の短縮を抑制するために、Chiouら（4）は、犬の心臓のSVC-Ao脂肪パッドに心外膜高周波カテーテルアブレーションを施した。 その結果、SVC-Ao脂肪パッドに存在する副交感神経エレメントは、犬の両心房、洞房結節、房室結節への迷走神経線維の総本山であると考えられました。 彼らは、犬のSVC-Ao脂肪パッドには副交感神経節細胞が存在するが、脂肪パッドにおける心房不応期の変化を調べたが、他の心臓の反応については調べていない。 1992年、Mickら（12）は、犬の心臓においてSVC-Ao脂肪パッドに隣接する後心房部位（PAFP, posterior atrial fat pad）に洞機能を制御する別の脂肪パッドが存在することを報告した。 しかし、SVC-Ao脂肪パッドは右肺動脈よりも内側のSVCと大動脈起始部の間にあり、PAFPは心房後部にあるため、Chiouら（4）が報告したSVC-Ao脂肪パッドとは解剖学的位置が異なることが判明した。 本研究では、イヌの心臓において、SVC-Ao脂肪板の副交感神経節細胞が右房収縮力、洞房結節活性、房室伝導を部分的かつ非選択的に制御していることを初めて明らかにした。 これらの結果は、SVC-Ao脂肪板の副交感神経節細胞が、SAPS遺伝子座やAVPS遺伝子座の細胞とは機能的に異なることを示唆している。 また、SAPS遺伝子座とAVPS遺伝子座の副交感神経節細胞は、それぞれクロノトロピックとドロモトロピック活性を選択的に制御していることがわかった。 一方、SVC-Ao脂肪帯の副交感神経は、それぞれ強心性、強心臓性、強心性にある程度の影響を与える。 2-5）より、1）負のクロノトロピック効果を誘発する副交感神経線維のほとんどがSVC-Ao脂肪板を通過する、2）副交感神経節細胞での神経伝達を変える、3）一部の頚神経線維がSVC-Ao脂肪板やSAPS座のシナプスを変化させることが示唆された。

心房収縮力の制御

犬心における右心房心筋収縮力の指標として右心房のa波圧とその一次微分を検討した． a波圧は三尖弁の閉鎖時期や他の要因の影響を受けるが、a波圧の一次導関数は右房内腔を形成する右房筋の収縮の総和を反映している。 今回、イヌの心臓において、CVSの両側のSAPS座にある副交感神経節細胞が右心房の心筋収縮力を部分的に制御していることを確認した(9)。 さらに、リドカインをSVC-Ao脂肪板に注射するとCVSに対する負の強心反応が抑制され（図3）、トリメタファンをSVC-Ao脂肪板単独、SVC-Ao脂肪板とSAPS遺伝子座に注射してもCVSに対する強心反応が一部抑制された（図2、図6）。 したがって、右心房収縮力を制御する副交感神経節細胞の1/2がSAPS遺伝子座とSVC-Ao脂肪板に存在し、犬の心臓では心房収縮力制御のための副交感神経節内選択的クラスターは存在しない可能性が示唆された。 イヌの心臓には多くの神経節細胞のクラスターが存在するが(2,24)、AVPSやAV脂肪板の神経節細胞のクラスターを刺激しても、麻酔下のイヌの右心房収縮力には影響を与えなかった(14)。 迷走神経刺激に対する心臓の反応も、イヌの心臓では心内および心外の神経調節により制御されている(11)。 したがって、副交感神経節で心房収縮力を制御するためには、心臓内または心臓外の部位に残存する副交感神経節細胞を明確にするためのさらなる研究が必要である。

本研究では、SVC-Ao脂肪パッドにおける副交感神経節細胞の選択的制御が心房収縮力に対してどのように作用するかを中心に検討した。 そのため，SVC-Ao脂肪板の副交感神経節細胞とAVPS遺伝子座の副交感神経節細胞との関係については，正確な検討は行わなかった。 しかし、今回の結果と過去の報告（7,18）から、副交感神経活性化に対するドロモトロープ反応の制御には、同様にSVC-Ao脂肪パッドとSAPS座の両方が関与していると推測される。

犬の心臓には3つの機能的副交感神経節群があり、ペースメーカー活性にはSA脂肪板の副交感神経節細胞、房室伝導にはAV脂肪板の副交感神経節細胞（1、8、19）、本研究で示したペースメーカー活性、心房収縮、房室伝導にはSVC-Ao脂肪板の副交感神経節細胞であった。 SA脂肪板の副交感神経節は心房速度の制御因子として働き、AV脂肪板のそれはAV伝導の制御因子として働いている。 これらの副交感神経節がそれぞれの心機能をシナプス前部で制御しているのか、心臓で制御しているのかについて検討した（6-9, 14, 23）。 SA脂肪板の副交感神経節細胞の中には、心房収縮力と不応期を一部しか制御していないものがある (9, 23)。 一方、Chiouら（4）は、SVC-Ao脂肪パッドに存在する副交感神経節を含む副交感神経エレメントは、犬の両心房およびSA・AVノードへの迷走神経線維のヘッドステーションであると考えている。 しかし、本研究では、SVC-Ao脂肪パッドの副交感神経節細胞が、イヌの右心房および洞房結節への迷走神経のヘッドステーションではない可能性を提示した。 これらの細胞は、犬の心臓の心房ペースメーカー活動、心房収縮力、房室伝導の全体的な調節因子として働いているのかもしれない。 この調節因子は、以前示唆されたように、心拍を完成させるためにペースメーカー活性と房室伝導のバランスをとるのかもしれない（15）＜3418＞＜8934＞FOOTNOTES＜3337＞＜5672＞＜1243＞＜7161＞転載希望・連絡先

本論文の出版費用の一部は、ページチャージの支払いによって賄われた。 そのため、この事実を示すためにのみ、18 U.S.C. Section 1734に従って、ここに「広告」と記されなければならない。

に掲載されているように、心房不応期は自律神経系によって引き起こされる。