JP2006213689A - 哺乳動物の摘出臓器の生命活動を停止する気体としての二酸化炭素（ｃｏ２、以下炭酸ガスという）を用いて乾燥保存後の蘇生の方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、摘出臓器は、生理食塩水をベースとした天然水を保存前処理液として使用されていた。現在、ヒトの心臓移植で最も多く利用される保存方法では４時間が限界であるが、現実において、臓器移植は、優れた免疫抑制剤の開発と医療技術の向上により、確立されている。また死体腎移植でも保存時間は１日が限度である。しかし、増加するレシピエントに対して、深刻なドナー不足が大きな問題となっているため臓器の保存期間を延長することが必要とされる。
【解決手段】本発明者等は係る課題を解決するために鋭意研究したところ、炭酸ガスを生命活動の停止気体として使用することにより臓器の保存期間の延長と蘇生効率および生着率の向上法を開発して、本発明を提供するものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、哺乳動物の摘出臓器の生命活動の停止気体として炭酸ガスを用い、細胞内外の自由水をシリカゲルで乾燥除去後の水を炭酸ガスで構造化することによっておこなうものである。

従来、摘出臓器は、生理食塩水をベースとした天然水を保存前処理液として使用されていた。

現在、ヒトの心臓移植で最も多く利用される保存方法では４時間が限界である。

しかしながら現実において、臓器移植は、優れた免疫抑制剤の開発と医療技術の向上により、確立されている。しかし、増加するレシピエントに対して、深刻なドナー不足が大きな問題となっているため臓器の保存期間を延長することが必要とされる。

本発明者等は係る課題を解決するために鋭意研究したところ、炭酸ガスを生命活動の停止する気体として使用することにより臓器の保存期間の延長と蘇生効率の向上法を開発して、本発明を提供するものである。

以上説明したように、本発明によれば摘出心臓に炭酸ガス心停止の気体として用いると、乾燥保存後の蘇生率が向上した。

また本方法を摘出腎臓に応用し、３日間保存した後腎臓を哺乳動物に移植し尿蛋白量を測定すると、摘出後１時間で移植した腎臓と同じ機能を示した。

また本方法を摘出角膜に応用し、１０日間保存した後角膜を哺乳動物に移植すると、摘出後１日で移植した角膜と同じ機能を示した。

すなわち、炭酸ガス濃度の高い心停止の気体が長期間保存に使用することにより臓器を長期保存することが可能である。

本発明は、炭酸ガスを生命活動の停止する気体として使用して臓器の保存を行うことである。

以下実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。

実験で使用したラットは、アメリカのＮＩＨの実験動物基準に合わせて人工繁殖したＤａ／Ｈａｍ−ｂｇ（ｂｅｉｇｅ ｒａｔ）オス・７週齢を使用した。

ラットにネンブタール麻酔薬０．３ｍｌを腹腔内投与し、その後開胸してラットの心臓を摘出した。

摘出心臓の大動脈にカテーテルを挿入し、Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ式灌流装置に装着し、１０分間灌流し脱血した。

灌流溶液は３７℃のＫＨ液にペニシリンＧを添加し、常時混合ガス（酸素９５％＋二酸化炭素５％）で曝気した。

灌流後、重水の生理食塩水をカテーテルより５ｍｌ注入し、心停止させて摘出心臓の表面及び、カテーテルの水分を滅菌済みガーゼで除去し摘出心臓の重量を測定した。

摘出心臓は炭酸ガスで満たした密閉容器に入れ、下部にシリカゲルを置き、循環ポンプで炭酸ガス（二酸化炭素８０％と酸素２０％の混合ガス）を循環させ水分を３０％プラスマイナル５％まで除去した後、パーフルオロカーボン液に浸漬し、４℃の冷蔵庫に２４時間から２４０時間保存した。

保存後、冷蔵庫から摘出心臓を取り出し、Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ式灌流装置に装着し、常時混合ガス（酸素９５％＋二酸化炭素５％）で曝気した３７℃のＫＨ液で灌流した。

保存後の心臓は灌流後、自発的に蘇生し神経活動が再開し蘇生した摘出心臓に心電図記録用電極を装着し生体アンプを用いて、心電図を双曲誘導で連続記録した。

対照実験として空気乾燥後ＫＨ液で蘇生させる実験を行った。

実験で使用したラットは、アメリカのＮＩＨの実験動物基準に合わせて人工繁殖したＤａ／Ｈａｍ−ｂｇ（ｂｅｉｇｅ ｒａｔ）オス・７週齢を使用し、ラットにネンブタール麻酔薬０．３ｍｌを腹腔内投与した後、開胸してラットの心臓を摘出した。

摘出心臓の大動脈にカテーテルを挿入し、Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ式灌流装置に装着し、１０分間灌流し脱血した。灌流溶液は３７℃のＫＨ液にペニシリンＧを添加し、常時混合ガス（酸素９５％＋二酸化炭素５％）で曝気した。灌流後、重水の生理食塩水をカテーテルより５ｍｌ注入し、心停止させた。

摘出心臓の表面及び、カテーテルの水分を滅菌済みガーゼで除去し、摘出心臓の重量を測定し、摘出心臓を空気で満たした密閉容器に入れ、下部にシリカゲルを置き、循環ポンプで空気を循環させ水分を３０％プラスマイナル５％まで除去した。

その後、パーフルオロカーボン液に浸漬し、４℃の冷蔵庫に４８時間から２４０時間保存し、４８時間から２４０時間後、冷蔵庫から心臓を取り出し、Ｌａｎｇｅｎｄｏｒｆｆ式灌流装置に装着し、常時混合ガス（Ｏ２９％＋ＣＯ２５％）で曝気した３７℃のＫＨ液で灌流した。

保存後の心臓は灌流後、自発的に蘇生し神経活動が再開し、蘇生した摘出心臓に心電図記録用電極を装着し生体アンプを用いて、心電図を双曲誘導で連続記録した。空気乾燥を対照実験として行った。

空気を用いて摘出心臓の乾燥保存前処理としたものは４８時間以上蘇生せず、炭酸ガスで保存前乾燥処理したものはすべて蘇生し、いずれも摘出心臓全体に収縮を伴う心拍動が見られた。

摘出心臓からの自由水の水分除去率と重水濃度と蘇生状況を下記の表に示した。

乾燥に使用した気体：炭酸ガス（ＣＯ２＝８０％＋Ｏ２＝２０％）と空気：空気ガス

表にそれぞれのサンプルの保存時間、保存時の使用気体水分除去率、蘇生状態を示した。

ＣＯ_２８０％、Ｏ_２２０％混合ガスを用いて乾燥保存を行ったサンプルは１４４時間の保存までは完全な蘇生に成功した。

１６８時間の保存では、水分除去率３２．５％、３３．４％の２例は、心電図波形は出たものの、不等間隔波形であったため完全な蘇生には至らず、２４．６％のものは蘇生が見られなかった。

１９２時間の保存では、水分除去率２６．０％、２４．０％のものともに蘇生が見られなかった。理由は、十分に自由水を除去しないで保存した結果である。

対照実験として行った空気ガスによる乾燥保存では、２４時間の保存では水分除去率２８．４％のものは蘇生が見られたが、６５．０％のものは蘇生が見られなかった。

また、空気ガスによる乾燥保存では４８時間保存以上の蘇生が見られなかった。

炭酸ガスを摘出臓器の乾燥保存の気体として使用した方が、蘇生状態の良い結果が得られたことから、炭酸ガスは細胞内外の結合水を構造化している事が示唆された。

空気では、水が構造化せずシリカゲルが心臓内の自由水を除去し、結合水が炭酸ガスにより水が構造化したことにより、心筋細胞内部の代謝が低下するが生命活動は休眠状態に入ったためと示唆された。

細胞内はほぼ水で満たされているが、細胞内の水は水道から流れ出る天然水とは状態が異なり、細胞内は蛋白質や核酸などの多くの物質が溶けた非常に高濃度の水溶液になっている。

そのため、そこにある水分子は蛋白質などの高分子に束縛され、水が「構造化」しており、水の構造化とは、水分子が高分子と水素結合することにより、水分子の向きが決められ、スピンしにくくなり、熱運動が遅くなった状態のことを言う。

構造化した水（結合水）は構造化していない水と比べると、１００万分の１ほど運動が遅く、高分子から少し離れた細胞内の水分子でも結合水と同じく１万分の１、細胞膜のすぐ外側の水は１０００分の１ほど運動が遅くなるため、結合水に囲まれた高分子は、水に囲まれずに存在する高分子に比べ、外部からの刺激の影響を受けにくい。

Ｆｉｓｈｅｒ系ラットから腎を摘出、灌流したのちＬｅｗｉｓ系ラット（各群６匹）に移植した。このとき一群を炭酸ガス法で乾燥臓器とし３日間保存する。他の一群は直ちに他のラットに移植した。炭酸ガス法の腎臓は３日後同様に他のラットに移植し、其々４〜２４時間にわたって尿蛋白量を測定した。その結果２４時間まで両群とも尿蛋白量は２０ｍｇ／２４ｈｒであった。乾燥法によらず低温で３日保存した腎の場合尿蛋白量は著しく増加した。

Claims (2)

1. 炭酸ガスは水に溶解すると炭酸（Ｈ２ＣＯ３）になる。混合ガス内の炭酸ガス濃度が３０％以上になると生物は麻酔作用が出現する。摘出臓器の乾燥保存用と水の構造化をするために使用する混合ガス中の炭酸ガス濃度を３０％から１００％を使用して、生物（植物と動物）の細胞、組織、臓器、個体に適用する。
2. 炭酸ガスを利用した哺乳動物やヒトの臓器を保存し、蘇生または生着させる技術は、不治の病気を治療することになる。