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25.01.09

急性心筋梗塞で起きる心電図の“鏡像変化”のメカニズムを報告/看護学群・風間教授が卒業研究の4年生と

看護学群に所属する風間逸郎教授は、病態生理学・内科学・一般生理学を専門分野としており、主要な研究のひとつとして「心疾患の病態生理と心電図異常のメカニズム解析」をテーマとした研究も行っています。このたび、風間教授が研究指導をしている看護学群４年生の庄司愛音さんと菊田優羽さんが、「急性心筋梗塞で起きる鏡像変化のメカニズム」をウシガエルの心臓を用いて証明しました。今回の取り組みは、本学・看護学群の学生が主体となり、一貫して本学群内で行われた基礎研究成果です。

本研究報告は、12月27日付けで「医学と薬学」2025年1月号(自然科学社)に原著論文として掲載されています。看護学群の4年生が“急性心筋梗塞で起きる心電図変化のメカニズム―ウシガエル心臓を用いた検討と心電図教育への有用性―”をテーマとした卒業研究を行うにあたり、風間教授がその指導を行いまとめたものです。今回、和文雑誌に発表した論文では、庄司さんと菊田さんが筆頭著者、風間教授が責任著者となっています。

命にかかわる合併症をひき起こす「急性心筋梗塞」とは

心臓を養う血管(冠動脈)に起こる動脈硬化により、心臓に血液が十分に行き渡らなくなり(虚血性心疾患)、 その結果、 心臓の筋肉が壊死まで起こしてしまった状態を“急性心筋梗塞”とよびます。心筋梗塞は、迅速に診断して治療を行わないと命にかかわる大変危険な病気であり、症例の約半数は突然発症するといわれています。患者さんが病院に到着してから、 緊急で再潅流療法(閉塞した冠動脈の血流を再開させる治療)が開始されるまでの時間が遅れれば遅れるほど救命率が低下します。

とくに、心臓の中でも“前壁”とよばれる最も面積が広い部分で心筋梗塞が起きると(急性前壁心筋梗塞)、急性心不全や致死的な不整脈を合併しやすいため、早期に発見し、すぐに治療が行われなければ命にかかわります。

心臓を養う血管(冠動脈)に起こる動脈硬化により、心臓に血液が十分に行き渡らなくなり(虚血性心疾患)、 その結果、 心臓の筋肉が壊死まで起こしてしまった状態を“急性心筋梗塞”とよびます。心筋梗塞は、迅速に診断して治療を行わないと命にかかわる大変危険な病気であり、症例の約半数は突然発症するといわれています。患者さんが病院に到着してから、 緊急で再潅流療法(閉塞した冠動脈の血流を再開させる治療)が開始されるまでの時間が遅れれば遅れるほど救命率が低下します。

とくに、心臓の中でも“前壁”とよばれる最も面積が広い部分で心筋梗塞が起きると(急性前壁心筋梗塞)、急性心不全や致死的な不整脈を合併しやすいため、早期に発見し、すぐに治療が行われなければ命にかかわります。

急性心筋梗塞の心電図でみられる“鏡像変化”

発症早期の心筋梗塞を迅速に診断するためには、心電図による検査が最も有用であるとされています。心電図検査は、患者に大きな負担をかけることなく、すぐに波形記録を確認できる検査です。急性心筋梗塞では、特徴的な心電図所見であるST部分の上昇がみられることが多いとされていますが、必ずしも、急性心筋梗塞に限ったことではなく、他の心臓の病気(心筋炎、心膜炎、不整脈など)でもみられることがあります。しかし、心臓の広い範囲で心筋梗塞が起きた場合には、“鏡像変化”とよばれるST部分低下の所見を伴うことが多いため、これがみられれば、その診断が確定的となります。しかしこれまで、この“鏡像変化”がどのようにして起きるのか、実験的に確かめた研究は数多くはありません。

ウシガエルの心臓を用いた擬似病態モデルから、実際にヒトの急性心筋梗塞で起きる鏡像変化のメカニズムを考察

今回の研究は、自身の先行研究と同様にウシガエルの心臓を用いて、急性心筋梗塞で起きるのと似た心電図異常を再現し、メカニズムの解析まで行ったものです。今回は、擬似病態モデルで起きる変化をもとに、実際にヒトの急性心筋梗塞本来の病態である“心筋虚血”により鏡像変化が起きるメカニズムを考察、その臨床的な有用性まで示しました。実験の結果、心臓の表面を焼灼することによりST部分が上昇した一方で、心臓の背側面を焼灼することにより、逆にST部分が下降し、急性心筋梗塞で実際に起きる心電図変化と鏡像変化を再現できました(図１)。

図１：ウシガエル心臓の表面(左)または背側面(右)を焼灼した場合の心電図変化(庄司、菊田、風間「医学と薬学」2025より引用)

心筋の焼灼モデルと同じように、実際の急性心筋梗塞の場合にも、虚血状態になった心筋と正常の心筋との間で“傷害電流”とよばれる電流が発生します。急性心筋梗塞では、心臓の収縮期および拡張期に生じる傷害電流の向きによって心電図の基線が上下するため、胸部誘導でST部分が上昇すると考えられました(図２)。これに対し、虚血部の反対側に位置する電極から見れば傷害電流の向きが逆になるため、対側の誘導では逆にST部分が下降し、鏡像変化が生じると考えられました(図２)。

図２：急性心筋梗塞で発生する傷害電流と鏡像変化が生じるメカニズム(庄司、菊田、風間「医学と薬学」2025より引用)

看護や医療の現場での有用性：“鏡像変化”を見つけることが患者さんの救命につながる

とくに、致命的な合併症を起こしやすい“前壁”の心筋梗塞(急性前壁心筋梗塞)で特徴的な鏡像変化が見られた場合には、心臓を養う冠動脈の責任病変まで推定できることがあるため、この鏡像変化を見つけることは、診断のみならず、治療方針の決定にも役立ちます。看護師を含めた医療従事者が、急性心筋梗塞で起きる特徴的な心電図変化やそのメカニズムを理解し、所見を正しく判読できるようにしておくことにより、急性心筋梗塞を迅速に診断し、早期の治療へつなげていくことができます。本研究成果は、そのための糸口を、ウシガエルを用いた実験によって明らかにしたといえます。

研究報告の詳細について

なお、本研究報告は、12月27日付けで「医学と薬学」2025年1月号(自然科学社)の電子版に掲載されています。なお、これまで本学看護学群の学生等を指導しながら発表してきた研究成果については、以下の和文・英文雑誌に掲載されています(いずれも風間教授が責任著者)。

指導教員プロフィール

・風間 逸郎(かざま いつろう)：看護学群教授
病態生理学・内科学・一般生理学を専門分野としております。また、内科の医師として現在も患者さんの診療に携わる中での研究は、常に臨床からの発想に端を発しており、研究の成果を再び臨床に還元することを目標としてきました。そして、遺伝子レベルでの解析から、細胞、生体レベルでの解析まで行うことにより、ミクロの研究とマクロの研究とを結びつけることを常にこころがけています。 

<参考>

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