ミルリノンとランジオロールの組合せで心筋細胞内の理想的なCa分布を作成できる：PLoS One. 2015 Jan 23;10(1):e0114314.

A low-dose β-blocker in combination with milrinone improves intracellular Ca2+ handling in failing cardiomyocytes by inhibition of milrinone - induced diastolic Ca2+ leakage from the sarcoplasmic reticulum

Shigeki Kobayashi, et al.

PLoS One. 2015 Jan 23;10(1):e0114314.

要旨

本研究では、ミルリノンに低用量のβ1遮断薬（ランジオロール）を加えた場合の、不全心筋細胞における心機能への影響を、細胞内カルシウムの取り扱いに焦点を当てて検討した。その結果、ミルリノン単独ではカルシウムのピークトランジェント（CaT）と細胞短縮（CS）がわずかに改善する一方で、カルシウムの漏出を示す拡張期カルシウムスパーク（CaSF）が有意に増加することが示された。ランジオロールを加えると、リアノジン受容体2（RyR2）のリン酸化亢進を抑制することによってこのカルシウム漏出(CaSF)が減少し、CaTとCSがさらに改善する。この研究から、ランジオロールとミルリノンの併用療法は、ホスホランバン（PLB）のリン酸化に影響を与えることなく、カルシウム動態を調節することによって、特にRyR2を介したカルシウム漏出を防止することによって、急性心機能を改善できることが示唆される。

この論文での新しいことは以下の３つである
1) 純粋なβ1遮断薬であるランジオロールが、心筋細胞の機能を抑制しない低用量でも、障害されたRyR2からのCa2+漏れを抑制したこと。
2) ミルリノン単独療法は障害されたRyR2からのCa2+漏れを増強しましたが、低用量のβ1遮断薬をミルリノンに追加することで、このミルリノンによって誘発されたRyR2からのCa2+漏れが抑制されることで、SR内へのCa流入の増加はそのままにSRからのCa流出を防いだ事により、心筋細胞機能がより改善されたこと。
3) 低用量ランジオロールが、障害された心筋細胞において特徴的である、機械的交互脈を防止したこと

本文Fig3 A,Bより引用

本文Fig7より引用

基礎状態では、RyR2 Ser2808のリン酸化が増強されるとSRからのCa2+漏れが引き起こされ、細胞内Ca2+過剰蓄積と{Ca2+}SRの減少が生じる。
次に、低用量のβ1遮断薬がRyR2 Ser2808の過剰リン酸化を選択的に抑制し、SRからのCa2+漏れを抑制するが、筋小胞体/内質小胞体Ca2+-ATPaseを介したCa2+取り込みには影響を与えない。
第三に、ミルリノン単独療法はPLB Ser16およびThr17のリン酸化を選択的に増加させるが、RyR2 Ser2808には影響を与えない。さらに、SRからのCa2+漏れは、Ca2+取り込みの増加に比例して増加する。最終的には、ピークCa2+トランジェントがわずかに上昇する。
第四に、ミルリノンと低用量β遮断薬の併用療法は、PLB Ser16およびThr17のリン酸化を増加させ、RyR2 Ser2808のリン酸化を抑制する。これらの薬物はまた、Ca2+取り込みを増加させ、Ca2+漏れを減少させ、{Ca2+}SRおよびピークCa2+トランジェントを増加させる。

関連性
この研究は、β1遮断薬とミルリノンの併用により細胞内カルシウムの取り扱いを改善するという新しいアプローチを提供することで、心不全の管理に関する増えつつある文献に追加するものである。この研究により、心不全の進行における重要な因子である有害なカルシウム漏出を予防するための標的治療の重要性が強調された。この知見は、低用量のβ1遮断薬が、心筋細胞内のカルシウム循環を安定化させることにより、急性代償性心不全（ADHF）において有益であり、その結果、不整脈を予防し、全体的な心機能を改善するという考えを支持するものである。

Abstract

目的
本研究の目的は、ミルリノンに低用量のβ1遮断薬を追加することで、不全心筋細胞における心機能が改善するかどうか、またその基礎となる心保護機序を調べることである。

背景
低用量β1遮断薬とミルリノンの併用が心不全における細胞内Ca2+ハンドリングにどのような影響を及ぼすのか、その分子機序はいまだ不明である。

方法
正常および不全イヌ心筋細胞における細胞内Ca2+トランジェント(CaT）、細胞短縮（CS）、拡張期Ca2+スパークの頻度（CaSF）、筋小胞体Ca2+濃度（{Ca2+}SR）に対するミルリノンとランジオロールの効果を調べ、免疫ブロッティングを用いてリアノジン受容体（RyR2）とホスホランバン（PLB）のリン酸化レベルを測定した。

結果
不全心筋細胞では、正常心筋細胞に比べてCaSFが有意に増加し、ピークCaTとCSが顕著に減少した。ミルリノン単独投与はピークCaTとCSをわずかに増加させたが、CaSFは{Ca2+}SRのわずかな増加とともに大きく増加した。心筋細胞の機能を阻害しない用量のβ1遮断薬ランジオロールの不全心筋細胞への共投与は、ミルリノン単独投与と比較して、CaSFを有意に減少させ、{Ca2+}SRをさらに増加させ、ピークCaTとCSは改善した。ランジオロールは、不全心筋細胞におけるRyR2（Ser2808）のリン酸化亢進を抑制したが、リン酸化PLB（Ser16とThr17）のレベルには影響を及ぼさなかった。低用量のランジオロールは、不全心筋細胞における一定のペーシング速度（0.5Hz）下でのCaTとCSのオルタナンスを有意に抑制した。

結論
低用量のβ1遮断薬とミルリノンの併用は、明らかに、PLBではなくRyR2のリン酸化とそれに続く拡張期Ca2+リークを阻害することによって、不全心筋細胞の心機能を改善した。

主要関連論文

• Marks, A. R., et al. (2000). "Ryanodine Receptors and Heart Failure: Does Calcium Leak Cause Cardiac Dysfunction?" Circulation Research.

• Bers, D. M. (2002). "Cardiac Excitation-Contraction Coupling." Nature.

• Wehrens, X. H. T., et al. (2005). "Enhancement of the Ryanodine Receptor Function by a β1-adrenergic Receptor Blocker." Journal of Clinical Investigation.

• Eschenhagen, T., et al. (2009). "Role of Beta-Adrenergic Receptors in Heart Failure: New Insights and Approaches." Journal of the American College of Cardiology.

• Neef, S., et al. (2010). "CaMKII-Dependent Diastolic SR Ca2+ Leak and Arrhythmias in Failing Hearts." Circulation.