Hydrogen gas attenuates embryonic gene expression and prevents left ventricular remodeling induced by intermittent hypoxia in cardiomyopathic hamsters. | 水素ガスは心筋症ハムスターの間欠的低酸素による 胚性遺伝子の発現を抑え、左心室のリモデリングを防ぐ
Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2014 Dec 1;307(11):H1626-33. doi: 10.1152/ajpheart.00228.2014. Epub 2014 Oct 3.
Hydrogen gas attenuates embryonic gene expression and prevents left ventricular remodeling induced by intermittent hypoxia in cardiomyopathic hamsters.
Laboratory of Cardiovascular Pharmacotherapy and Toxicology, Osaka University of Pharmaceutical Sciences
Abstract
The prevalence of sleep apnea is very high in patients with heart failure (HF). The aims of this study were to investigate the influence of intermittent hypoxia (IH) on the failing heart and to evaluate the antioxidant effect of hydrogen gas. Normal male Syrian hamsters (n = 22) and cardiomyopathic (CM) hamsters (n = 33) were exposed to IH (repeated cycles of 1.5 min of 5% oxygen and 5 min of 21% oxygen for 8 h during the daytime) or normoxia for 14 days. Hydrogen gas (3.05 vol/100 vol) was inhaled by some CM hamsters during hypoxia. IH increased the ratio of early diastolic mitral inflow velocity to mitral annulus velocity (E/e’, 21.8 vs. 16.9) but did not affect the LV ejection fraction (EF) in normal Syrian hamsters. However, IH increased E/e’ (29.4 vs. 21.5) and significantly decreased the EF (37.2 vs. 47.2%) in CM hamsters. IH also increased the cardiomyocyte cross-sectional area (672 vs. 443 μm(2)) and interstitial fibrosis (29.9 vs. 9.6%), along with elevation of oxidative stress and superoxide production in the left ventricular (LV) myocardium. Furthermore, IH significantly increased the expression of brain natriuretic peptide, β-myosin heavy chain, c-fos, and c-jun mRNA in CM hamsters. Hydrogen gas inhalation significantly decreased both oxidative stress and embryonic gene expression, thus preserving cardiac function in CM hamsters. In conclusion, IH accelerated LV remodeling in CM hamsters, at least partly by increasing oxidative stress in the failing heart. These findings might explain the poor prognosis of patients with HF and sleep apnea.
Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2014 Dec 1;307(11):H1626-33. doi: 10.1152/ajpheart.00228.2014. Epub 2014 Oct 3.
水素ガスは心筋症ハムスターの間欠的低酸素による
胚性遺伝子の発現を抑え、左心室のリモデリングを防ぐ
大阪大学 薬科学科 心血管薬物療法・毒物学研究室
＜要旨＞
睡眠時無呼吸症候群は心不全（HF）の患者に多くみられます。本研究では、HFを起こした心臓に対する間欠的低酸素（IH）の影響を調べるとともに、水素ガスの抗酸化作用を評価しました。
普通の雄ゴールデンハムスター（n=22）と心筋症（CM）ハムスター（n=33）に対し、14日間にわたりIH負荷あるいは酸素濃度が一定に保たれた環境下で飼育しました。ちなみにIH負荷は日中8時間にわたり、5％酸素1.5分と21％酸素5分のサイクルを繰り返し実施することで行いました。また、低酸素負荷中のCMハムスターの一部に水素ガス（3.05vol/100vol）を吸入させました。
その結果、普通のゴールデンハムスターにIHを負荷すると初期僧帽弁血流速度と僧帽弁輪運動速度の比が増加（E/e’,21.8 vs16.9）しましたが、左室駆出率（EF）には影響ありませんでした。
しかしながらCMハムスターにIHを負荷するとE/e’が増加し、EFが有意に減少しました（37.2 vs47.2％）。またIHにより、心筋細胞断面積が増加（672vs 443μm(2)）するとともに、間質の線維化も増加しました（29.9vs9.6％）。それと同時に、心筋中の酸化ストレスと過酸化物が上昇しました。さらにCMハムスターへのIHは、脳性ナトリウム利尿ペプチドやβミオシン重鎖、c-fos、c-jun mRNAの発現を有意に増加させました。
なおCMハムスターに水素ガスを吸入させることにより、酸化ストレスと胚性遺伝子発現が減少し、心機能が維持されました。
以上のことから、IHは心不全を起こした心臓の酸化ストレスを増やすことが一因で、CMハムスターの左心室のリモデリングを加速することがわかりました。これらの研究結果は、心不全を起こした睡眠時無呼吸症候群の患者の予後が良くないという現象のメカニズム解明につながると考えられます。
＜一言＞
“間欠的低酸素”って難しい言い方していますが、睡眠時無呼吸症候群によって、ときどき呼吸が止まって低酸素状態になるということですね。心不全のハムスターが睡眠時無呼吸症候群のようにときどき低酸素状態になると、心臓のパフォーマンス（収縮率）が下がるみたいです。さらに心筋が大きくなりすぎたり、固くなったりして心臓が収縮しにくくなるみたいですね。
なので、もともと心臓が悪い人が睡眠時無呼吸症候群を患うとさらに心臓が悪くなってやっかいだというお話です。ちょこっとだけおまけのように水素ガスを吸うと繰り返し低酸素状態になっても心臓のパフォーマンスが維持されたと書いてありますね。
