Molecular Genetics of Lidocaine-Containing Cardioplegia in the Human Heart During Cardiac Surgery

Mahyar Heydarpour, et al.

Ann Thorac Surg. 2018 Nov; 106(5):1379-1387.

要旨

この研究論文は、心臓手術、特に大動脈弁置換術で使用される心筋保護液にリドカインを加えることの分子効果を調べたものである。この研究は130人の患者を対象とし、リドカイン入りの心筋保護液を投与された患者（LC）とそうでない患者（WB）に分けて行われた。左心室心筋生検のRNAシークエンシング解析により、両群間で発現の異なる遺伝子1,298個が同定された。リドカインの添加は遺伝子発現を有意に変化させ、炎症を抑える遺伝子、細胞内カルシウム結合を減少させる遺伝子、抗アポトーシス作用の保護を強化する遺伝子、酸素の利用性を高める遺伝子、細胞の生存率を高める遺伝子を促進することがわかった。これらの遺伝子の変化は、虚血性傷害に対する保護効果を示唆しており、手術中の心筋損傷を軽減することによって患者の予後を改善する可能性がある。

本論文の発見は、心臓手術と心筋保護研究の文脈において重要であり、リドカイン混合心筋保護液注入による臨床的利点の分子的根拠を提供するものである。これらの利点には、手術の中断の減少、グルコースとインスリンの必要量の減少、輸血率の減少、術後の心房細動発生率の減少などが含まれる。この論文は、これらの臨床的転帰を特定の分子的変化と関連づけ、リドカインがどのように心筋遺伝子発現を変化させ、虚血性障害から保護するかについての洞察を提供している。

Abstract

背景
心肺バイパスを用いた心臓手術では、化学的心停止を達成するために心筋保護液を投与する。心筋保護液にリドカインを添加することには利点があるが、分子レベルでのその影響は不明である。我々はヒト左室心筋の全ゲノムRNA配列を決定し、リドカイン添加の有無による遺伝子発現の違いを明らかにした。

方法
大動脈弁置換術を受けた患者130例を前向きに登録した。患者はリドカイン添加（n = 37, 以下LC）または無添加（n = 93, 以下WB）の高カリウム血心筋圧痛を受けた。ベースライン時および平均74分間の低温心筋梗塞停止後にLV心尖部の生検を行った。これらの2群間で18,258遺伝子の遺伝子発現差解析を行った。臨床的および人口統計学的変数はモデルで調整した。g:ProfilerおよびCytoscapeを用いて、保持遺伝子のジーンオントロジー（GO）およびネットワーク濃縮解析を行った。

結果
合計1,298遺伝子が心筋梗塞治療間で発現に差がみられた。WB群と比較して、LC群で発現が増加した遺伝子は、アポトーシスの抑制、トランスフェリンのエンドサイトーシスの増加、細胞生存率の増加によって虚血傷害の保護的役割を果たすことがネットワーク濃縮によって同定された。LC群で低下した遺伝子は、炎症性疾患、酸素輸送、好中球凝集に関与していることが同定された。

結論
心筋保護液にリドカインを加えると、炎症の減少、細胞内カルシウム結合の減少、抗アポトーシス作用の増強、トランスフェリンを介した酸素へのアクセスの増大、細胞生存率の上昇に関与する遺伝子が測定可能な差を示し、分子レベルで顕著な効果を示した。

主要関連論文

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