高血圧モデルラットにおける水素ガスの日常吸入による血圧低下効果

2024.02.25
2025.03.19

一言まとめ

高血圧状態にしたラットに対し、1日1時間の水素吸入を4週間行った結果、血圧上昇が有意に抑制され、自律神経バランスも改善した。

3分で読める詳細解説

結論

1日1時間の水素吸入が高血圧ラットの血圧を下げ、交感神経と副交感神経のバランスを改善する。

研究の背景と目的

世界的に高血圧患者は増加傾向にあり、特に慢性腎臓病患者の多くが高血圧を伴う。高血圧は心血管疾患や腎機能低下を加速させるため、より効果的かつ副作用の少ない治療法が求められている。
一方、水素吸入は炎症抑制や抗酸化作用が報告されており、血圧を調節する自律神経への影響が示唆されていた。本研究では、腎機能を部分的に低下させて高血圧状態にしたラットで、水素吸入がどのように血圧や自律神経に影響を及ぼすかを調べることを目的とした。

研究方法

対象者（ラットの数・モデル）
- 8週齢のオスのLewisラットを使用。5/6腎摘除術（片側腎の大部分を摘除し、もう片側を完全切除）を行い、高血圧状態を誘導した。術後に十分血圧が上がらなかった個体は除外した。
介入方法（濃度・量・頻度・期間・流量など）
- 水素吸入群：1.3% H_2 + 21% O_2 + 77.7% N_2 の混合ガスを、1日1時間、4週間継続
- 流量は10 L/minとし、専用のボックス内で吸入させた
- 対照群：同じ条件で水素を含まないガス（21% O_2 + 79% N_2）を吸入
対照群の設定
- 5/6腎摘除を行ったラットを二群に分け、水素吸入群と対照群で比較。あわせて手術を行わないシャム群（虚血操作なし）も設定した実験も一部で行った。
評価方法
- 血圧：
  - テールカフ法（尾にカフを巻いて血圧を計測）
  - フェモラル動脈やテレメトリーシステムを用いた連続血圧測定
- 自律神経バランス：
  - 血圧変動の周波数解析を行い、交感神経指標（LF：低周波数成分）や副交感神経指標（HF：高周波数成分）の変化を評価
- 腎機能：血中クレアチニンや尿量などを定期的に測定

研究結果

主要な結果（具体的数値）
- 毎日1時間・4週間の水素吸入を行った群では、5/6腎摘除後の血圧上昇が有意に抑制された（p<0.05）
- 血圧測定を連続的に行った結果、昼間の安静時だけでなく夜間の活動時間帯においても降圧効果が持続
- 自律神経バランス解析では、水素吸入群において高まっていた交感神経活動（LF）を抑制し、副交感神経活動（HF）を上昇させる傾向が確認された（p<0.05）
主要な考察
- 腎臓の炎症抑制効果だけでなく、脳や自律神経系へ直接的に作用した結果、高血圧を抑制した可能性が示唆される
- 特に手術後3週間以降に水素吸入を始めた場合でも降圧効果が得られたことから、水素吸入の効果は腎摘除術直後の炎症だけでなく、慢性期の高血圧にも及ぶ可能性がある
研究の限界
- ラットにおける腎摘除による高血圧モデルであり、他の種類の高血圧に対する汎用性はさらなる検証が必要
- 吸入ガスの濃度や吸入時間の最適条件の検討は今後の課題
- 実際の臨床応用には、安全性や長期投与での有用性を含めた追加研究が不可欠

Appendix（用語解説）

5/6腎摘除術：腎臓の約5/6を切除して腎機能を大幅に低下させ、高血圧などの病態を人工的に誘導する実験手法。
自律神経バランス（LFとHF）：LFは主に交感神経の指標、HFは主に副交感神経の指標とされる。高血圧は交感神経亢進や副交感神経低下などのバランス異常と関連する。
テレメトリー：動物に小型の送信装置を埋め込み、生体情報（血圧や心拍数）を無線で連続的に測定する手法。

論文情報

タイトル

Daily inhalation of hydrogen gas has a blood pressure-lowering effect in a rat model of hypertension（水素ガスの日常的な吸入による高血圧ラットモデルへの降圧効果）

引用元

Sugai, K., Tamura, T., Sano, M., Uemura, S., Fujisawa, M., Katsumata, Y., Endo, J., Yoshizawa, J., Homma, K., Suzuki, M., Kobayashi, E., Sasaki, J., & Hakamata, Y. (2020). Daily inhalation of hydrogen gas has a blood pressure-lowering effect in a rat model of hypertension. Scientific reports, 10(1), 20173. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77349-8