組織病理学 · H1-004
心筋再灌流傷害
Myocardial reperfusion injury
🧠 全体像:再灌流は虚血心筋 ischemic myocardium 虚血心筋(ischemic myocardium) ischemic myocardium(虚血心筋) を救うために不可欠だが、血流が急に戻る過程で、すでに傷害された心筋と微小血管に追加の障害を起こしうる。標本では収縮帯壊死contraction band necrosis収縮帯壊死(contraction band necrosis)contraction band necrosis(収縮帯壊死)・間質出血interstitial hemorrhage間質出血(interstitial hemorrhage)interstitial hemorrhage(間質出血)・心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞(cardiomyocyte (cardiac myocyte))cardiomyocyte (cardiac myocyte)(心筋細胞) 間浮腫が再灌流を示唆する三本柱である。
標本の要点
| 項目 | 所見 |
|---|---|
| 臓器 | 心臓 |
| 標本 | HE染色の心筋 |
| 病変 | 虚血性心筋梗塞に重なる再灌流傷害 |
| 低倍率の鍵 | 斑状の心筋内出血 intramyocardial hemorrhage心筋内出血(intramyocardial hemorrhage) intramyocardial hemorrhage(心筋内出血)、浮腫、炎症細胞浸潤inflammatory cell infiltration炎症細胞浸潤(inflammatory cell infiltration)inflammatory cell infiltration(炎症細胞浸潤) |
| 高倍率の鍵 | 太い好酸性横帯、過収縮hypercontractility 過収縮(hypercontractility)hypercontractility(過収縮) した筋節、壊死心筋necrotic myocardium壊死心筋(necrotic myocardium)necrotic myocardium(壊死心筋) |
| 微小循環 | 内皮傷害endothelial injury内皮傷害(endothelial injury)endothelial injury(内皮傷害)、赤血球漏出erythrocyte extravasation赤血球漏出(erythrocyte extravasation)erythrocyte extravasation(赤血球漏出)、微小血管閉塞microvascular obstruction 微小血管閉塞(microvascular obstruction)microvascular obstruction(微小血管閉塞) による無再灌流1 |
| 背景所見 | リポフスチンlipofuscin リポフスチン(lipofuscin)lipofuscin(リポフスチン) 沈着は心筋細胞 cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞(cardiomyocyte (cardiac myocyte)) cardiomyocyte (cardiac myocyte)(心筋細胞) の加齢・消耗wasting; depletion 消耗(wasting; depletion)wasting; depletion(消耗) を示すが、再灌流傷害に特異的ではない |
発症機序
虚血中にはATP枯渇 ATP depletionATP枯渇(ATP depletion) ATP depletion(ATP枯渇)、細胞内アシドーシスintracellular acidosis細胞内アシドーシス(intracellular acidosis)intracellular acidosis(細胞内アシドーシス)、イオンポンプion pump イオンポンプ(ion pump)ion pump(イオンポンプ) 不全、細胞内Ca²⁺増加が進む。血流が戻ると酸素と基質が急速に供給され、活性酸素種reactive oxygen species, ROS 活性酸素種(reactive oxygen species, ROS)reactive oxygen species, ROS(活性酸素種) の生成、ミトコンドリア透過性遷移孔 permeability transition pore 透過性遷移孔(permeability transition pore) permeability transition pore(透過性遷移孔) の開口、Ca²⁺過負荷 overload過負荷(overload) overload(過負荷)、炎症細胞活性化が重なる。ATPが戻る一方で細胞内Ca²⁺が高いままだと筋節が過収縮 hypercontractility 過収縮(hypercontractility) hypercontractility(過収縮) し、太い横帯として見える。
flowchart TD
A["持続する<span class='jp-term jp-term-diagram' title='myocardial ischemia'>心筋虚血</span>"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ATP depletion'>ATP枯渇</span>・細胞内Ca²⁺増加"]
B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='coronary blood flow'>冠血流</span>の再開"]
C --> D["ROS急増・<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mitochondrial damage'>ミトコンドリア障害</span>"]
C --> E["ATP回復下のCa²⁺<span class='jp-term jp-term-diagram' title='overload'>過負荷</span>"]
C --> F["微小血管<span class='jp-term jp-term-diagram' title='endothelial injury'>内皮傷害</span>"]
E --> G["筋節の<span class='jp-term jp-term-diagram' title='hypercontractility'>過収縮</span>"]
G --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='contraction band necrosis'>収縮帯壊死</span>"]
F --> I["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='interstitial hemorrhage'>間質出血</span>・浮腫"]
F --> J["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='microvascular obstruction'>微小血管閉塞</span>"]
J --> K["無再灌流現象"]
💡 「再灌流は壊死を進めるだけ」と理解しない。 早期再灌流は梗塞範囲を縮小して生命予後を改善する。一方、その有益な効果と同時に、救済可能域の一部や微小循環へ追加傷害が生じうる、という二面性が再灌流傷害である。急性心筋梗塞Acute myocardial infarction / AMI 急性心筋梗塞(Acute myocardial infarction / AMI)Acute myocardial infarction / AMI(急性心筋梗塞) の心筋傷害 myocardial injury 心筋傷害(myocardial injury) myocardial injury(心筋傷害) は「虚血」と「それに続く再灌流」の二つの過程の和として整理され、虚血傷害を減らす再灌流療法 reperfusion therapy 再灌流療法(reperfusion therapy) reperfusion therapy(再灌流療法) が普及した現在は、残る再灌流傷害を減らすことが治療目標 Goals 治療目標(Goals) Goals(治療目標) になっている2。
⚠️ ただし「再灌流傷害を薬で減らせる」ことは臨床では確立していない。 前臨床preclinical 前臨床(preclinical)preclinical(前臨床) 研究で梗塞サイズを縮小した多くの介入が患者の転帰改善へ翻訳されないという乖離が続いており、再灌流傷害がヒトでどこまで治療可能な標的かは未決着である。冠微小血管閉塞 microvascular obstruction 微小血管閉塞(microvascular obstruction) microvascular obstruction(微小血管閉塞) の軽減や梗塞修復・リバースリモデリングまで含めた標的設定が必要とされている1。
観察の順序
低倍率
- 心筋束の連続性 continuous 連続性(continuous) continuous(連続性) と梗塞範囲を把握 grasp 把握(grasp) grasp(把握) する。
- 心筋間に赤血球が漏出する出血域を探す。
- 心筋束の間隔が広がる細胞間浮腫を確認する。
- 好中球を中心とする炎症細胞浸潤 inflammatory cell infiltration 炎症細胞浸潤(inflammatory cell infiltration) inflammatory cell infiltration(炎症細胞浸潤) の分布を見る。これは急性梗塞 acute infarct 急性梗塞(acute infarct) acute infarct(急性梗塞) そのものでも生じるため、単独で再灌流の証拠とはしない。
高倍率
| 所見 | 読み方 |
|---|---|
| 収縮帯 | 心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞(cardiomyocyte (cardiac myocyte))cardiomyocyte (cardiac myocyte)(心筋細胞) を横切る太く強い好酸性帯で、過収縮hypercontractility 過収縮(hypercontractility)hypercontractility(過収縮) した筋節の集積を反映する |
| 壊死心筋necrotic myocardium壊死心筋(necrotic myocardium)necrotic myocardium(壊死心筋) | 強い好酸性化、核消失、細胞輪郭の乱れを示す |
| 間質出血interstitial hemorrhage間質出血(interstitial hemorrhage)interstitial hemorrhage(間質出血) | 傷害された微小血管から漏出した赤血球が心筋線維間に分布する |
| 心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞(cardiomyocyte (cardiac myocyte))cardiomyocyte (cardiac myocyte)(心筋細胞) 間浮腫 | 毛細血管透過性亢進increased capillary permeability 毛細血管透過性亢進(increased capillary permeability)increased capillary permeability(毛細血管透過性亢進) により心筋線維間が淡く拡大する |
| 炎症細胞 | 急性梗塞acute infarct 急性梗塞(acute infarct)acute infarct(急性梗塞) に伴う反応で、再灌流例では壊死域全体へ入りやすい |
| リポフスチンlipofuscinリポフスチン(lipofuscin)lipofuscin(リポフスチン) | 核周囲の黄褐色顆粒。加齢や心筋消耗 wasting; depletion 消耗(wasting; depletion) wasting; depletion(消耗) の指標であり、再灌流傷害の診断根拠にはしない |
主要な活性酸素種
| 分子 | 表記 | 主な傷害 |
|---|---|---|
| スーパーオキシドsuperoxideスーパーオキシド(superoxide)superoxide(スーパーオキシド) | O₂•⁻ | 他のROS生成の起点、酸化還元oxidoreduction (redox) 酸化還元(oxidoreduction (redox))oxidoreduction (redox)(酸化還元) 系の攪乱 |
| 過酸化水素hydrogen peroxide過酸化水素(hydrogen peroxide)hydrogen peroxide(過酸化水素) | H₂O₂ | 膜を通過し、金属イオン存在下で強いラジカル生成に関与 |
| ヒドロキシルラジカルhydroxyl radicalヒドロキシルラジカル(hydroxyl radical)hydroxyl radical(ヒドロキシルラジカル) | OH• | 脂質、タンパク質、DNADNA(deoxyribonucleic acid)へ強い酸化傷害 oxidative damage酸化傷害(oxidative damage) oxidative damage(酸化傷害) |
これらは脂質過酸化 lipid peroxidation脂質過酸化(lipid peroxidation) lipid peroxidation(脂質過酸化)、タンパク質酸化・架橋、DNA損傷を生じる。虚血で抗酸化防御 antioxidant defense 抗酸化防御(antioxidant defense) antioxidant defense(抗酸化防御) が低下することに加え、再灌流時のミトコンドリア電子伝達 electron transport 電子伝達(electron transport) electron transport(電子伝達) 再開や炎症細胞活性化もROS急増に寄与する。
鑑別
| 病変 | 鑑別点 |
|---|---|
| 非再灌流性急性心筋梗塞 Acute myocardial infarction / AMI急性心筋梗塞(Acute myocardial infarction / AMI) Acute myocardial infarction / AMI(急性心筋梗塞) | 凝固壊死coagulative necrosis 凝固壊死(coagulative necrosis)coagulative necrosis(凝固壊死) と好中球浸潤 neutrophil infiltration 好中球浸潤(neutrophil infiltration) neutrophil infiltration(好中球浸潤) はみられるが、広い収縮帯壊死 contraction band necrosis 収縮帯壊死(contraction band necrosis) contraction band necrosis(収縮帯壊死) と心筋内出血 intramyocardial hemorrhage 心筋内出血(intramyocardial hemorrhage) intramyocardial hemorrhage(心筋内出血) は相対的に乏しい |
| カテコールアミン心筋傷害catecholamine-induced myocardial injuryカテコールアミン心筋傷害(catecholamine-induced myocardial injury)catecholamine-induced myocardial injury(カテコールアミン心筋傷害) | 収縮帯壊死contraction band necrosis 収縮帯壊死(contraction band necrosis)contraction band necrosis(収縮帯壊死) を起こすが、冠動脈再開の病歴や梗塞域に一致する出血を欠くことがある |
| 心肺蘇生cardiopulmonary resuscitation (CPR) 心肺蘇生(cardiopulmonary resuscitation (CPR))cardiopulmonary resuscitation (CPR)(心肺蘇生) 後変化 | 収縮帯を生じうるため、臨床経過と分布の照合が必要 |
| 標本作製時の収縮 | 横帯がみえても、壊死・浮腫・出血・炎症を伴わない |
まとめ
- 再灌流は心筋救済に不可欠だが、ROS、Ca²⁺過負荷 overload過負荷(overload) overload(過負荷)、炎症、微小血管傷害を介して追加傷害を起こしうる。
- 収縮帯壊死contraction band necrosis収縮帯壊死(contraction band necrosis)contraction band necrosis(収縮帯壊死)、間質出血interstitial hemorrhage間質出血(interstitial hemorrhage)interstitial hemorrhage(間質出血)、心筋細胞cardiomyocyte (cardiac myocyte) 心筋細胞(cardiomyocyte (cardiac myocyte))cardiomyocyte (cardiac myocyte)(心筋細胞) 間浮腫が重要な形態所見である。
- 好中球浸潤neutrophil infiltration 好中球浸潤(neutrophil infiltration)neutrophil infiltration(好中球浸潤) と壊死心筋 necrotic myocardium 壊死心筋(necrotic myocardium) necrotic myocardium(壊死心筋) は急性梗塞 acute infarct 急性梗塞(acute infarct) acute infarct(急性梗塞) にもみられ、再灌流に特異的ではない。
- リポフスチンlipofuscin リポフスチン(lipofuscin)lipofuscin(リポフスチン) は併存する背景所見であり、再灌流傷害の診断根拠から分けて考える。
出典
- 1.Myocardial ischaemia-reperfusion injury and cardioprotection in perspective(Nature Reviews Cardiology・2020)前臨床研究では機械的・薬理学的介入で梗塞サイズが縮小すると多数報告されているのに、患者の臨床転帰改善へはほとんど翻訳されないという乖離が続いている。心筋細胞以外に冠微小循環も傷害の場であり、臨床応用には梗塞サイズ縮小だけでなく冠微小血管閉塞の軽減、梗塞修復とリバースリモデリングという長期の標的も考える必要がある閲覧 2026-08-24
- 2.Evolving therapies for myocardial ischemia/reperfusion injury(Journal of the American College of Cardiology・2015)急性心筋梗塞で心筋が受ける傷害は、虚血と、それに続く再灌流(虚血再灌流傷害)という二つの過程の結果である。過去30年で虚血傷害を減らす再灌流療法が普及して死亡率が大きく下がったため、治療目標は梗塞サイズ縮小と梗塞後心不全の予防へ移った。梗塞サイズが長期死亡と慢性心不全の主決定因子である一方、再灌流傷害を減らす介入で概念実証段階を越えたものはこの数年でごく少数にとどまる閲覧 2026-08-24