JP2008237529A

JP2008237529A - 組織傷害の診断、治療装置

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Publication number: JP2008237529A
Application number: JP2007081978A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yuasa; 真湯浅; Hidenori Murata; 英則村田; Masahiro Nanba; 真広南波; Tsuyoshi Maekawa; 剛志前川; Motoi Fujita; 基藤田; Norifumi Fujimoto; 憲史藤本; Akira Tanaka; 亮田中; Shigeru Kido; 茂木戸
Original assignee: Tokyo University of Science; Yamaguchi University NUC
Current assignee: Tokyo University of Science; Yamaguchi University NUC
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2008-10-09

Abstract

【課題】臨床での使用に適するスーパーオキシドアニオンラジカルセンサーを開発し、これを用いて脳虚血再潅流傷害の診断、治療に適した装置を提供すること
【解決手段】カテーテル内部に、１または複数の輸液管とセンサー用導線を設け、当該カテーテル先端には、輸液を吐出可能とする孔を有する先端部材と、スーパーオキシドアニオンラジカルを測定可能とするセンサー電極部を、当該カテーテルの基部には、それぞれ輸液管を輸液ボトルと結合する輸液ラインコネクタおよびセンサー用導線コネクタ部を設けたことを特徴とする脳虚血再潅流傷害診断、治療装置
【選択図】図１

Description

本発明は、臨床における脳虚血再潅流傷害や、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断、治療装置およびこれら傷害の診断方法に関する。

脳梗塞の脳虚血再潅流傷害は、生体内の活性酸素種、活性窒素種、フリーラジカル等（以下、「生体内フリーラジカル」と総称する）に起因する脳障害である。

この生体内フリーラジカルのうち、活性酸素種（以下、「ＲＯＳ」という）としては、スーパーオキシドアニオンラジカル、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、過酸化脂質等が知られている。このＲＯＳは、生体防御やホメオスタシスにおいて様々な重要な役割を果たしているが、酸化的ストレスによる過剰なＲＯＳの生成はラジカル毒性をもたらし、脂質過酸化反応やアポトーシスを招き、また、過剰ＲＯＳは、脳梗塞等の臓器血管の閉塞・再潅流においても生成される。

そのため、臨床医療分野において生体内のＲＯＳを測定することが求められているが、ＲＯＳは生体内の抗酸化酵素および抗酸化物質によってすぐに消されてしまうため、ＲＯＳの定量分析は非常に難しいとされている。

ところで、生体内のＲＯＳのほとんどはスーパーオキシドアニオンラジカルに由来することが知られている。このスーパーオキシドアニオンラジカルは不均化により自然消滅するが（２Ｏ_２ ^-＋２Ｈ^＋→ Ｏ_２＋Ｈ_２Ｏ_２）、シトクロムｃの活性中心におけるヘムの配位座６と同一構造である金属ポリフィリン錯体重合皮膜は、スーパーオキシドアニオンラジカルの不均化反応に対して触媒作用を及ぼすことができ、酸化電流を検知することができる。

スーパーオキシドアニオンラジカルの量と検出電流との線形相関は、スーパーオキシドアニオンラジカルを生成するキサンチン−キサンチンオキシダーゼ反応の実験により確認されている。そして、スーパーオキシドアニオンラジカルの検出電流がスーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ）投与直後から下降すること、また、電極がＨ_２Ｏ_２を検出せずにスーパーオキシドアニオンラジカルのみを選択的に検出することも確認されている。これは、リアルタイムで生体内スーパーオキシドアニオンラジカルの定量分析を行うためには重要である。

スーパーオキシドアニオンラジカルを生体内において測定する方法として、従来からの分光計測等の方法は、好ましくない、あるいは、難しい。生体内において測定する方法として、また、生体内での測定を目指した方法として、シトクロムｃやＳＯＤ等の、有機物質を使用した電極触媒を利用したバイオセンサーが報告されているが（非特許文献１〜４）、これも長期に渡る安定性や繰り返し使用について問題点がある。更に、非酵素系センサーとしてシトクロムｃの活性中心を吸着させるような改良された電極は反応選択性に問題があることもある。

本発明者である湯浅らは、既にシトクロムｃの擬態として金属ポリフィリン錯体重合膜を使用した電気化学的センサーを開発しているが、これはスーパーオキシドアニオンラジカルの選択性が良いものであり、しかもリアルタイムでＲＯＳ定量分析を行うことが可能なものであった（特許文献１、非特許文献５）。また、このセンサーでの生体適合性を高める手法も出願している（特許文献２）。

ＷＯ０３／０５４５３６特開２００６−３１４３８６ Cooper JM, Greenough KR, McNeil CJ: " J. Electroanal Chem.", 347,267-275 (1993) Tian Y, Mao L, Okajima T, et al.,: " Amal. Chem. ",74(10), 2428-2434 (2002) Gobi KV,Mizutani F: " J. Electroanal Chem.",484, 172-181 (2000) Beissenhirtz MK, Scheller FW ,Lisdat F : " Amal. Chem. ", 74(10), 2428-2434 (2002) Yuasa M, Oyaizu K, Yammaguchi A, et al.,: " Polymers for Advanced Technologies ",16(4), 287-292 (2005)

上記のスーパーオキシドアニオンラジカルセンサーの臨床における利用は、スーパーオキシドアニオンラジカルに関連のある疾患や病態についてモニターを行うことは、その診断および治療に極めて重要である。例えば、脳虚血再潅流傷害などの疾患や病態について、臨床での使用に適するスーパーオキシドアニオンラジカルセンサーの開発が強く求められている。同様、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害においても、スーパーオキシドアニオンラジカルの濃度を正確に測定し、診断に役立てることが求められていた。本発明の課題は、このような目的に適合した組織傷害の診断・治療用装置およびこれを利用した疾患の診断方法を提供することである。

そこで本発明者らは、生体内処置に適するようスーパーオキシドアニオンラジカルセンサーの電極を改良し、また電極の表面は、生体内での使用に化学的および機械的に耐え得るよう硬質とした上で、生体適合性を高めた。そして、このスーパーオキシドセンサーを用いて全脳虚血ラットの頸静脈におけるスーパーオキシドアニオンラジカルの性質を評価したり、微小透析を行って脳損傷を評価した。この結果、得られたスーパーオキシドアニオンラジカルセンサーは、脳虚血再潅流傷害の診断、治療装置として有用なものであることを見出した。また、同様に急性敗血症モデルを用いて試験した結果、上記スーパーオキシドアニオンラジカルセンサーは重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害においても有用なものであることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、カテーテル内部に、１または複数の輸液管とセンサー用導線を設け、当該カテーテル先端には、輸液を吐出可能とする孔を有する先端部材と、スーパーオキシドアニオンラジカルを測定可能とするセンサー電極部を、当該カテーテルの基部には、それぞれ輸液管を輸液ボトルと結合する輸液ラインコネクタおよびセンサー用導線コネクタ部を設けたことを特徴とする臨床における組織傷害の診断、治療装置である。

また本発明は、先端部にスーパーオキシドアニオンラジカル測定用センサー電極を設けたカテーテルを血管内に挿入し、当該センサー電極によって血液中のスーパーオキシドアニオンラジカル濃度を測定し、この濃度を、予め定めた脳虚血再潅流傷害患者と健常人を区別しうる閾値と比較することを特徴とする脳虚血再潅流傷害の診断方法である。

更に本発明は、先端部にスーパーオキシドアニオンラジカル測定用センサー電極を設けたカテーテルを血管内に挿入し、当該センサー電極によって血液中のスーパーオキシドアニオンラジカル濃度を測定し、この濃度を、予め定めた重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害患者と健常人を区別しうる閾値と比較することを特徴とする重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断方法である。

本発明によれば、脳虚血再潅流傷害や、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害でのスーパーオキシドアニオンに代表される生体内フリーラジカルを迅速かつ定量的にモニターすることができ、疾病を的確に診断することができる。また、必要により、適切な薬剤を傷害部位に投与することも可能であって治療にも有効である。

本発明の組織傷害の診断、治療装置（以下、「本発明装置」という）は、重合鉄ポリフィリン錯体で被覆した作用極と、少なくとも対極よりなるスーパーオキシドアニオンラジカルセンサー（以下、「ラジカルセンサー」と略称する）を、生体内に挿入可能なカテーテルの先端部位に取り付けたものである。

そして、本発明装置においては、このラジカルセンサーとともに、１または複数の薬剤を投入するための輸液ラインや、カテーテル先端部でスーパーオキシドアニオンラジカル量以外の各種情報を得るためのセンサー、例えば、血圧を測定するための圧トランスデューサー等が取り付けられたものである。

このカテーテル先端で得た各種情報は、電気的情報として患者監視装置に送られ、ここで必要と判断すれば、輸液ラインを通じて必要な薬液が送り込まれ、脳虚血再潅流傷害や、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の治療が行われるのである。

以下、本発明装置の一態様を示す図面と共に、その構成を説明する。

図１は、本発明装置の概要図、図２は、その先端部の拡大図、図３は、図４のＡ−Ａ’での縦断面図である。図中、１は本発明装置、２はカテーテル、３はカテーテル基部、４はカテーテル先端部、５は輸液用側孔、６は電極部、７はラジカルセンサー用コネクタ、８、９は輸液用コネクタ、１０は輸液用先端孔、１１はセンサー導線、１２、１３は輸液用ラインを示す。

本発明装置において用いられるカテーテル２は、人体の太い血管内に挿入できる径、例えば、２．４ないし４．０ｍｍ程度の径を有するものであり、センサー用の導線１１と少なくとも１または２本以上の輸液ライン１２、１３を含むものである。このカテーテル２本体は、生体適合性があり、かつ柔軟性がある材料、例えば、ポリウレタンで構成されていることが望ましい。

また、このカテーテル２内に設けられる輸液用ライン１２、１３も、柔軟性があるチューブであることが望ましく、望ましくは、１．２ないし２．６ｍｍ程度の径を有するポリウレタン性のものである。

更に、センサー導線１１としては、十分な通電量が保証される材質の電線であることが必要であり、銀、銅、白金等の金属線が好ましく用いられる。

更にまた、本発明装置において使用される電極部６は、本発明者らが特許文献１や非特許文献５等で発表しているものであり、これに基づいて作成されるものである。すなわち、作用極の金属ポルフィリン錯体重合膜による被覆方法や、対極、あるいはセンサー全体の構成はこれを参考にして容易に得られるものである。

この電極部分６は、本発明者が先に発明したニードル状電極を用いても良いし、あるいは、この部分を作用極のみとし、カテーテル先端部４を金属で構成し、これを対極として利用しても良い。また、これらの各電極には、特許文献２に記載の技術により、抗血液凝固性皮膜を施しておいても良く、それにより、血管内に長時間留置可能となる。

本発明装置においては、上記の電極部６の他、輸液用先端孔１０および輸液用側孔５が設けられている。これらの孔は、それぞれ輸液ライン１２、１３とつながっており、必要に応じて、これらから液状薬剤を吐出する。

一方、本発明装置のカテーテル基部４には、ラジカルセンサー用コネクタ７、輸液用コネクタ８および９が取り付けられている。

このうち、ラジカルセンサー用コネクター７は、患者監視装置（図示せず）に結合されており、刻々と変化する患者の血液中のスーパーオキシドアニオンラジカル量を測定し、脳虚血再潅流傷害の診断を行う。また、輸液用コネクタ８および９は、輸液装置（図示せず）に結合されており、上記患者監視装置からの指令に基づき、必要量の液状薬剤を輸液ライン２および／または１３に送り出す。また場合によっては、輸液ライン２および／または１３は、圧トランヂューサーとして利用し、例えば、中心静脈圧測定に用いることもできる。

本発明装置を用いて、脳虚血再潅流傷害や、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断が行える理由は、次の通りである。すなわち、これらの傷害を受けた患者の血液中では、有意に活性スーパーオキシドアニオンラジカル量が高くなるが、本発明装置で用いる金属ポリフィリン錯体重合膜は、スーパーオキシドアニオンラジカルの不均化反応に対して触媒作用を及ぼすことができ、その濃度に応じた酸化電流を検知することができるので、リアルタイムに活性スーパーオキシドアニオンラジカル量を測定することが可能である。

そして、例えば、従来臨床的に脳虚血再潅流傷害と診断された患者の活性スーパーオキシドアニオンラジカル量を元に、脳虚血再潅流傷害患者と健常人を区別しうる閾値を決めておくことにより、簡単に脳虚血再潅流傷害を診断できるのである。同様、臨床的に重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の患者と診断された患者の活性スーパーオキシドアニオンラジカル量を測定し、これに基づいて閾値を設定することで、簡単に重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害を診断できるのである。

更に本発明装置のカテーテル部を体内に留置し続けることにより、経時的な組織傷害の悪化や、改善が診断でき、適切なタイミングで適当な量の薬剤を注入することが可能となるのである。

図４は、本発明装置の別の態様を示す概要図である。図中、１ないし１０は、図１と同一であり、２０はサーマルフィラメント、２１はサーミスタ、２２はバルーン、２３はオプティカルファイバー、２４はバルーン拡張用バルブ、２５はサーミスタコネクタ、２６はサーマルフィラメントコネクタ、２７はオプティカル・モジュール・コネクタ、２８は輸液用コネクタである。

この態様の本発明装置は、上で説明した態様の装置の構成要件を殆ど含み、更に診断に必要なセンサー類、すなわちサーマルフィラメント２０、サーミスタ２１およびオプティカルファイバー２３を加えたものである。従って、カテーテル基部３にも、これに対応した形で、サーミスタコネクタ２５、サーマルフィラメントコネクタ２６、オプティカル・モジュール・コネクタ２７が設けてある。これらのセンサ類により、よりレベルの高い診断が可能となる。

また更に、上記態様の本発明装置では、バルーン２２が取り付けられており、バルブ拡張バルブ２４からの気体により、バルーン２２を膨らませ、心不全等の治療に役立たせることも可能である。

以下実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるものではない。なお下記実施例に記載の実験は山口大学の動物実験委員会によって承認されたものであり、すべてのラットの扱いは国立衛生研究所のガイドラインに基づく。また、すべてのデータは平均±Ｓ.Ｄ.とした。群間の統計的有意性は、一元配置分散分析によって判定した。データ分析はＳＰＳＳ１０．０（ＳＰＳＳＩｎｃ．，米国イリノイ州シカゴ）統計学的パッケージプログラムを用いて行った。Ｐ＜０．０５は統計学的有意性ありと判断した。

実施例１
脳虚血再潅流傷害診断、治療装置：
脳虚血再潅流傷害の診断の可能性は、前脳虚血ラットの頸静脈に挿入されたスーパーオキシドセンサーで脳虚血再潅流時にスーパーオキシドアニオンラジカルの過剰生成を測定することにより調べた。

すなわち、基本的に図１に模式的に示される脳虚血再潅流傷害診断、治療装置を用いて行った。このスーパーオキシドアニオンラジカル用センサー自体はニードル状の形状で、炭素微小電極に付着させたポリフィリン錯体重合膜を作用極として、対極となるステンレススチール１８Ｇ管内に配置したものである。このセンサーでは、スーパーオキシド濃度と検出電流の間には一次相関性があることが確認されており（非特許文献１）、電気化学的にスーパーオキシドアニオンラジカルの定量測定を行うことができる。

実施例２
急性の虚血性疾患モデルにおけるスーパーオキシド濃度の測定：
（実験方法）
１６匹の雄ウィスターラット（２６０ｇ〜２８０ｇ）を無作為にコントロール群とＳＯＤ投与群の２群（各８匹で構成）に分けた。両群間のラットは統計上体重に差はないようにした。

実験の前日、ラットにネムブタールを腹腔内投与（５０ｍｇ／ｋｇ）して全身麻酔をし、ダミープローブおよび微小透析用ガイド装置をラットの脳実質に挿入した。ガイド装置は歯科用レジンを用いて脳の右半球のブレグマより３ｍｍ外側かつ３ｍｍ前方に位置するよう固定した。

実験当日、イソフルレン麻酔および人工呼吸を行いながら、本発明装置の電気化学性スーパーオキシドセンサーを内頸静脈に挿入し、ダミープローブを微小透析用プローブ（Ｃ-Ｉ-４-０２，ＥＩＣＯＭＥ，京都）と置き換え、脳微小透析を３μｌ／ｍｉｎで開始した。その後２０分間の安定期経過後、両側総頸動脈結紮―脱血による脳虚血負荷を行い、前脳虚血モデルを作成した。

収縮期血圧が４５ｍｍＨｇ以下となるよう脱血し、前脳虚血を脳波図により確認した。前脳虚血を２０分間維持した後、頸動脈結紮を開放し、血液を戻すことにより脳の再潅流を６０分間行った。再潅流後、適切に輸血を行い、血圧を安定させた。ＳＯＤ群のラットにのみ、脳再潅流２０分後にＳＯＤ（５ｍｇ／ｋｇ）を投与した。

両群のラットについて、微小透析潅流液のグルタミン酸濃度を測定した。潅流液の採取は、虚血前、虚血中および潅流期間１、２、３を経過後の各時点で２０分間行った（図５）。過剰スーパーオキシドアニオンラジカルは、スーパーオキシドセンサーを用いて、虚血前と潅流後の検出電流の差によって評価した。実験中、動脈血のＰＯ_２、ＰＣＯ_２、ｐＨおよび塩基過剰の値に加え、動脈圧、食道温度および直腸温度も測定した。

実験の終了時にはラットに大量のバルビタールおよび塩化カリウムを静脈注射して安楽死させた。安楽死後脳を摘出し、微小透析プローブを挿入した箇所を確認した。

（実験結果）
前脳虚血時の脱血量、直腸温度および食道温度と、虚血前、虚血中、虚血後の血圧に関して両群間に有意差は認められなかった。

虚血および再潅流時に両群間でアシドーシスが確認されたが有意差は認めらなかった（図６）。微小透析の潅流液の採取は各２０分間毎に行われ、グルタミン酸塩の濃度を測定した。

両群間のグルタミン酸の濃度は虚血中に上昇し、再潅流時に下降した。このようなグルタミン酸濃度の上昇は神経細胞の虚血性障害を示すが、両群間においてグルタミン酸に有意差は認められなかった。

電気化学性スーパーオキシドセンサーのベースラインは、虚血前は安定状態にあり、ここを基礎値として虚血―再潅流実験中の差異を測定した（図７）。検出電流はノイズや人為的影響を含んでいたため、コンピュータソフトウェアを用いて平滑化作業を行った。検出電流を２０分ごとに電荷として積分し、平滑化作業の後評価した。

再潅流後、スーパーオキシドアニオンラジカル生成により検出電流が両群間で上記虚血前の基礎値に比べて上昇した。検出電流はコントロール群においてさらに上昇する一方、ＳＯＤ群では検出電流はＳＯＤ投与直後から下降し始めた。再潅流から４０−６０分経過後（再潅流期間３）には検出電流はさらに下降し、両群間に統計的有意差が確認された（ｐ＜０．０５）（表１；図８）。

（検討）
前脳虚血はエネルギー不足による急速な神経細胞壊死を招く。微小透析潅流液中のグルタミン酸濃度の上昇は神経細胞へのダメージを意味する。再潅流後の炎症細胞および酸素の流入によって過剰ＲＯＳが生成される。一方、再潅流によって虚血中心部や虚血周辺部（ペナンブラ）の神経細胞が保護される。過剰ＲＯＳは、脂質過酸化反応などによりニューロンミトコンドリア膜を直接傷つけ、虚血脳へのダメージを拡大する。生体膜の構造は、フリーラジカル誘発脂質過酸化反応に特に敏感な不飽和二重結合を多く含む。

この研究により、再潅流後２０分時点でのＳＯＤ投与を行うことにより、頸静脈内の反応性に増加していたスーパーオキシドアニオンラジカルが減少することがわかった。ＳＯＤの過剰発現や抗酸化剤を用いた前処理によって虚血―再潅流動物モデルの神経保護作用を確認できることも報告されている。また、チェルビニ（Ｃｈｅｒｕｂｉｎｉ）らは人間の虚血性脳梗塞患者でもＳＯＤや抗酸化物質の低下が確認されたと報告している。しかし、虚血―再潅流動物モデルに対するＳＯＤ治療の欠点も報告されている。

虚血性脳梗塞患者の臨床治療にはエダラボン等のフリーラジカルスカベンジャーが使用されている。ＲＯＳを測定することにより、脳梗塞の病態生理学、ラジカルスカベンジャーや抗酸化剤の影響面を評価することが重要である。本発明者らによって開発されたニードル状の生体内スーパーオキシドセンサーは簡単に生体内に挿入でき、スーパーオキシドを検出することができる。このセンサーの長期利用や臨床使用等に関する研究をさらに進めることにより、生体内のＲＯＳの性質をより明確に確認できる。

実施例３
重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断、治療装置：
重症感染症・敗血症による各臓器や組織の傷害の診断の可能性は、敗血症ラットモデルの血管内に挿入されたスーパーオキシドセンサーで、スーパーオキシドアニオンラジカルの過剰生成を測定することにより調べた。

すなわち、実施例１で用いたのと同様な構成のスーパーオキシドアニオンラジカル用センサーを静脈内に挿入することにより、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断を行った。センサー自体はニードル状の形状で、炭素微小電極に付着させたポリフィリン錯体重合膜を作用極として、対極となるステンレススチール１８Ｇ管内に配置したものである。このセンサーでは、スーパーオキシド濃度と検出電流の間には一次相関性があることが確認されており（非特許文献１）、電気化学的にスーパーオキシドアニオンラジカルの定量測定を行うことができる。

実施例４
急性敗血症モデルにおけるスーパーオキシド濃度の測定：
（実験方法）
２１匹の雄ウィスターラット（２６０ｇ〜２８０ｇ）を無作為に対照群、敗血症群、敗血症＋ＳＯＤ群の３つの群（各７匹で構成）に分けた。各群のラットは統計上体重に差はないようにした。

実験の前日より絶食とした。ラットに、イソフルレン麻酔および人工呼吸を行いながら、大腿動脈に血圧測定および採血用のカテーテルを、大腿静脈に薬剤投与用のカテーテルをそれぞれ挿入した。本発明装置（電気化学性スーパーオキシドセンサー）のカテーテル先端部を内頸静脈から右心房に挿入した。その後６０分間の安定期経過後、大腿静脈よりエンドトキシン（ＬＰＳ，３ｍｇ／ｋｇ）を投与し、敗血症モデルを作成した（敗血症群）。対照群のラットではＬＰＳの代わりに同量の生理食塩水を投与した。

敗血症＋ＳＯＤ群のラットにのみ、ＬＰＳ投与後６０分経過時にＳＯＤ（５ｍｇ／ｋｇ）を単回投与したのち、ＳＯＤを５ｍｇ／ｋｇ／時で持続投与した。対照群、敗血症群では同量の生理食塩水を投与した。

過剰スーパーオキシドアニオンラジカルは、本発明装置のスーパーオキシドセンサーを用いて、ＬＰＳ投与前と投与後の検出電流の差によって評価した。実験中、１時間ごとに動脈血中の酸素分圧、二酸化炭素分圧およびｐＨの値に加え、過剰塩基を測定した。また、平均動脈圧、直腸温度も測定した。

実験の終了時にはラットに大量のバルビタールおよび塩化カリウムを静脈注射して安楽死させた。

（実験結果）
経過中の血圧、動脈血酸素分圧に関しては各群に差は認められなかった。また、経過中に敗血症群、敗血症＋ＳＯＤ群の両群でアシドーシスが確認され、対照群に比べ統計的に有意差が確認された（ｐ＜０．０１）（図９）。更に、過剰塩基についても敗血症群、敗血症＋ＳＯＤ群の両群で、対照群に比べ統計的に有意差が確認された（ｐ＜０．０１）。また更に、経過中に敗血症群、敗血症＋ＳＯＤ群の両群で高乳酸血症を認め、対照群に比べ統計的に有意差が確認された（ｐ＜０．０５）（図１０）。

電気化学性スーパーオキシドセンサーのベースラインは、ＬＰＳ投与前は安定状態にあり、敗血症実験中の差異を測定するものである。検出電流はノイズや人為的影響を含んでいたため、コンピュータソフトウェアを用いて平滑化作業を行った。検出電流を６０分ごとに電荷として積分し、平滑化作業の後評価した。

ＬＰＳ投与後、スーパーオキシドアニオンラジカル生成時の検出電流が敗血症群で上記基本的定義に比べて上昇した。検出電流は対照群、敗血症＋ＳＯＤ群の両群において、上昇を認めなかった（図１１）。検出電流から測定した電荷量Ｑ値はＬＰＳ投与後1時間から敗血症群で統計学的有意差をもって上昇を認めた（ｐ＜0.01）（図１２）。

（検討）
敗血症では病原体により免疫細胞が活性化され、活性酸素種（Reactive Oxygen Species, ＲＯＳ）を生成する。ＲＯＳは生体防御機能において生体にとって重要な機能を司っている。しかし敗血症が重症化すると、ＲＯＳが過剰に産生され生体に牙を剥き組織障害をきたすことが知られている。生体内のＲＯＳは、そのほとんどがスーパーオキシドアニオンラジカル（Ｏ_２ ^−・）から派生したものであり、Ｏ_２ ^−・の動態を把握することが生体内のラジカル傷害の把握につながると考えられる。

今回敗血症群でＯ_２ ^−・の上昇を認め、その上昇をＳＯＤを投与することで消去することができた。このことから、電気化学性スーパーオキシドセンサーが敗血症ラットの生体内でＯ_２ ^−・をとらえていることを実証できた。敗血症においてＯ_２ ^−・の主な産生細胞は活性化好中球ならびにマクロファージであり、生体内でＯ_２ ^−・をとらえることは、好中球やマクロファージといった免疫経細胞の活性化の程度をとらえることにつながる。生体内でこれら免疫細胞の活性化を定量できるものは今までになく、Ｏ_２ ^−・の測定は敗血症の治療において非常に有効であると考えられる。

今回ＳＯＤ投与により、Ｏ_２ ^−・はある程度消去できたが、乳酸アシドーシス等は改善することができなかった。ＳＯＤはＯ_２ ^−・をＨ_２Ｏ_２に変換する反応を触媒する。その結果、細胞毒性の高いＯＨ−を発生し、このＯＨ−によるラジカル傷害が発生することでＳＯＤ群では乳酸アシドーシスはが改善しなかったと考えられた。

敗血症による肺傷害の臨床治療にはシベレスタット等の好中球エラスターゼ阻害薬が使用されているため、好中球など免疫細胞の活性化の程度をＲＯＳ定量により評価することが重要である。本発明者らによって開発されたニードル状の形状を有した生体内スーパーオキシドセンサーは簡単に生体内に挿入でき、スーパーオキシドを検出することができる。このセンサーの長期利用や臨床試験等に関する研究をさらに進めることにより生体内ＲＯＳの動向をより正確に確認できることが予想される。

以上説明した本発明装置は、カテーテル先端部分に設けられたラジカルセンサーにより、種々の疾患による組織の傷害を診断し、その程度をモニターしつつ必要な薬剤を投与することができるので、極めて正確に診断、治療を行うことができるものである。

従って、本発明の組織傷害の診断、治療装置は、脳虚血再潅流傷害や、重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断および治療に極めて有用なものである。

本発明装置の一態様の概要を示す図面である。本発明装置の一態様のカテーテル先端付近の拡大図である。図ＡのＡ−Ａ’での縦断面図である。本発明装置の別の態様の概要を示す図面である。実験タイムテーブルを示す図面である。血圧とｐＨを表すグラフである（平均±ＳＤ）。図中、点線は各群のｐＨを示し、実線は収縮期血圧を示す。○および□は対照群を示す。●および■はＳＯＤ群を示す。低潅流時および前脳虚血時に明らかなアシドーシスが確認されたが、両群間において有意差は認められなかった。対照群およびＳＯＤ群における検出電流を表すグラフである。オリジナルの検出電流のグラフはノイズや人為的影響を含むため、この図では、コンピューターソフトウェアによって平滑化された。再潅流後、両群でにおける検出電流は上昇し始めた。再潅流後２０分経過時に、ＳＯＤ（５ｍｇ／ｋｇ）をＳＯＤ群のラットに投与した（図中★印）。対照群の検出電流は上昇を続けたが、ＳＯＤ群の検出電流は低下した。再潅流後のスーパーオキシドの検出電流を示すグラフである（平均±ＳＤ）。図中○および点線は対照群の検出電流を示す。■および実線はＳＯＤ群の検出電流を示す。ベースライン（安定状態）時と再潅流期間の検出電流の差によりスーパーオキシドアニオンラジカルの生成を確認した。積分した各検出電流の差は、グラフ中電荷（ｕＣ）として示す。再潅流期間３（再潅流から４０−６０分間）では、ＳＯＤ群の検出電流は大幅に低下したが、対照群の検出電流は上昇を続けた。敗血症群、対照群および敗血症＋ＳＯＤ群におけるｐＨの経時変化を表すグラフである。○は敗血症群を示す。□は対照群を示す。◇は敗血症＋ＳＯＤ群を示す。敗血症群、対照群および敗血症＋ＳＯＤ群における乳酸値の経時変化を表すグラフである。○は敗血症群を示す。□は対照群を示す。◇は敗血症＋ＳＯＤ群を示す。敗血症群、対照群および敗血症＋ＳＯＤ群における検出電流の経時変化を表すグラフである。検出電流の大きい順（図の上から）に、敗血症群、敗血症＋ＳＯＤ群そして対照群である。敗血症群、対照群および敗血症＋ＳＯＤ群における一定時間ごとの電荷量Ｑ値を表すグラフである。■は敗血症群を示す。□は対照群を示す。■は敗血症＋ＳＯＤ群を示す。

符号の説明

１ ……本発明装置
２ ……カテーテル
３ ……カテーテル基部
４ ……カテーテル先端部
５ ……輸液用側孔
６ ……電極部
７ ……ラジカルセンサー用コネクタ
８、９……輸液用コネクタ
１０ ……先端孔
１１ ……センサー導線
１２、１３……輸液用孔
２０……サーマルフィラメント
２１……サーミスタ
２２……バルーン
２３……オプティカルファイバー
２４……バルーン拡張用バルブ
２５……サーミスタコネクタ
２６……サーマルフィラメントコネクタ
２７……オプティカル・モジュール・コネクタ
２８……輸液用コネクタ

Claims

カテーテル内部に、１または複数の輸液管と、センサー用導線とを設け、当該カテーテル先端には、輸液を吐出可能とする孔を有する先端部材と、スーパーオキシドアニオンラジカルを測定可能とするセンサー電極部を、当該カテーテルの基部には、それぞれ輸液管と結合する輸液コネクタおよびセンサー用導線コネクタ部を設けたことを特徴とする臨床におけるの組織傷害の診断、治療装置。
スーパーオキシドアニオンラジカルを測定可能とするセンサー電極部が、金属ポリフィリン錯体重合皮膜を利用したものである第1項記載の臨床における組織傷害診断、治療装置。
前記輸液管の少なくとも１つが、静脈圧測定用圧トランスデューサーに結合されている請求項第１項または第２項記載の臨床における組織傷害の診断、治療装置。
輸液を吐出可能とする孔が、カテーテルの中間部にも設けられている請求項第１項または第２項記載の臨床における組織傷害の診断、治療装置。
組織傷害が脳虚血再潅流傷害である請求項第１項ないし第４項の何れかの項記載の臨床における組織傷害の診断、治療装置。
組織傷害が重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害である請求項第１項ないし第４項の何れかの項記載の救急治療における組織傷害の診断、治療装置。
先端部にスーパーオキシドアニオンラジカル測定用センサー電極を設けたカテーテルを血管内に挿入し、当該センサー電極によって血液中のスーパーオキシドアニオンラジカル濃度を測定し、この濃度を、予め定めた脳虚血再潅流傷害患者と健常人を区別しうる閾値と比較することを特徴とする脳虚血再潅流傷害の診断方法。
カテーテル内部に、１または複数の輸液管と、センサー用導線とを設け、当該カテーテル先端には、輸液を吐出可能とする孔を有する先端部材と、スーパーオキシドアニオンラジカルを測定可能とするセンサー電極部を、当該カテーテルの基部には、それぞれ輸液管と結合する輸液コネクタおよびセンサー用導線コネクタ部を設けたことを特徴とする重症感染症・敗血症の診断、治療装置。
先端部にスーパーオキシドアニオンラジカル測定用センサー電極を設けたカテーテルを血管内に挿入し、当該センサー電極によって血液中のスーパーオキシドアニオンラジカル濃度を測定し、この濃度を、予め定めた重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害患者と健常人を区別しうる閾値と比較することを特徴とする重症感染症・敗血症による全身臓器・組織傷害の診断方法。