心臓の解剖図

解剖学的心臟

心疾患

心疾患

心不全で ACVIM ステージ C の小型犬の右側胸部 X 線写真。

心不全の犬のX線写真

画像提供：米国ウィスコンシン大学 Rebecca L. Stepien、DVM、MS、DACVIM（心臓病学）

心不全

心疾患は常に進行しますが、必ずしも心不全に至るとは限りません。その予後は、ペットの健康全般、心疾患の種類、およびその進行度合いに左右されます。1

心不全は、心臓が心疾患に関連する変化を十分に代償できなくなった場合に発現する臨床徴候（肺や腹部への体液貯留など）を指しています。

心不全を発症した場合、現在の栄養推奨では栄養欠乏を補正すること、臨床症状を管理すること、削痩と悪液質を避けるために適切なカロリーとタンパク質摂取量を維持して、除脂肪体重を保つことに重点が置かれています。

細胞レベルにおいては、心不全はエネルギー危機と呼ぶことができます。ミトコンドリアが機能不全になり、エネルギー代謝が非効率的になり、心筋収縮性が低下します。2

心不全時の生体エネルギーの変化は、心臓の健康に対する新たな栄養アプローチを必要とします。以下で詳しく見てみましょう。

心不全の臨床徴候には、嗜眠、頻呼吸、咳嗽、腹水貯留などがあり、めったに見逃すことはありません。後期心不全については、ACVIMガイドラインでいくつかの栄養推奨事項が示されています。1

ステージ A の犬

しかし、細胞レベルでの変化は簡単にはわかりません。

心臓のエネルギー代謝の図

心臓のエネルギー代謝障害は、心不全の重要な側面です。2-5

一般的に、心臓のミトコンドリアにおけるエネルギー代謝には 3 つの要素があります。2-5

  • エネルギー基質（脂肪酸、グルコース、その他の栄養素）の利用
  • エネルギー（ATP）産生
  • ATPの心筋繊維(心筋)への輸送および心筋繊維による利用
犬とミトコンドリアの図

研究により、心不全では、エネルギー代謝の 3 つの領域のすべてまたはいずれかで変化が生じることが報告されています。2

心機能が低下すると、1 つの領域のエネルギー代謝の変化が ATP 産生の他のすべての側面に悪影響を与えます。 

その結果、心不全はエネルギー危機を引き起こすことになります。2, 6, 7 

研究から、心不全におけるミトコンドリアが、エネルギー産生に利用される基質を変化させることが報告されています。 ミトコンドリアのエネルギー産生の全過程で効率が悪くなります。

研究から、心不全におけるミトコンドリアが、エネルギー産生に利用される基質を変化させることが報告されています。 ミトコンドリアのエネルギー産生の全過程で効率が悪くなります。

ミトコンドリアによるエネルギー基質の利用変化のグラフ

以下を基に改変：Lopaschuk 2017

以下を基に改変：Lopaschuk 2017

Purina の研究

カメラを見ているイエローホワイトのポメラニアン

Purinaの科学者たちは、僧帽弁粘液腫様変性(MMVD)早期の犬の背後にある変化について理解を深めるために、僧帽弁と心筋組織に高度なメタボロミクス解析とトランスクリプトミクス解析を用いました。8

ヒト、動物の両方のオミックス研究において、エネルギー代謝に関連する遺伝子発現および代謝産物プロファイルが、健常な心臓と心不全の心臓とで大きく異なることが報告されています。8–10

Purina の科学者たちは、1,000 を超える遺伝子転写物が健常な犬と MMVD の犬との間で差次的に発現していたことを確認しました。

MMVD の犬で発現していた遺伝子は、以下の経路の変化に関連していました。

  • エネルギー代謝
  • 酸化ストレス
  • 炎症性メディエーター
  • 僧帽弁の細胞外マトリックス恒常性

これらの変化は、ヒト心不全の研究結果と同様に、MMVD の犬においても、一次エネルギー源としての長鎖脂肪酸利用からの代謝シフトが発生していること、および全体的なエネルギー利用効率が低下していることを示唆しています。

これらのオミックス研究から得られた知見、および治療栄養学における新たな研究では 12、エネルギー代謝の代替源を提供することが、心疾患のより良い管理、治療、あるいは予防にもつながる可能性があることを示唆しています。  

覚えておくべき重要な点

  • 心疾患が必ずしも心不全に至るとは限りません。その予後は、疾患、その進行度合い、およびペットの健康全般に左右されます。
  • 心不全は、心臓が心疾患に関連する変化を十分に代償できなくなった場合に発現する臨床徴候を指しています。
  • 研究により、心臓のミトコンドリアに代替エネルギー源を提供する栄養素が、心臓の健康管理に変革をもたらす可能性があることが示唆されています。
  • 研究により、心臓のミトコンドリアに代替エネルギー源を提供する栄養素が、心臓の健康管理に変革をもたらす可能性があることが示唆されています。

心臓健康管理を変革する分野を探索する：

心エコー
心臓の健康管理を変革する
ミトコンドリアと筋肉
栄養と心臓の健康
DNA
新たな科学

詳しく知る

  1. Keene, B. W., Atkins, C. E., Bonagura, J. D., Fox, P. R., Häggström, J., Fuentes, V. L., Oyama, M. A., Rush, J. E., Stepien, R., & Uechi, M. (2019). ACVIM consensus guidelines for the diagnosis and treatment of myxomatous mitral valve disease in dogs. Journal of Veterinary Internal Medicine, 33(3), 1127–1140.
  2. Neubauer, S. (2007). The failing heart – an engine out of fuel. The New England Journal of Medicine, 356(11), 1140–1151.
  3. Lopaschuk, G. (2017). Metabolic Modulators in Heart Disease: Past, Present, and Future. Canadian Journal of Cardiology, 33, 838–849.
  4. Sabbah, H. N. (2020). Targeting the Mitochondria in Heart Failure: A Translational Perspective. JACC. Basic to Translational Science, 5(1), 88–106.
  5. Taegtmeyer, H. (2004). Cardiac metabolism as a target for the treatment of heart failure. Circulation,110(8), 894–896.
  6. Doenst, T., Nguyen, T. D., & Abel, E. D. (2013). Cardiac metabolism in heart failure: implications beyond ATP production. Circulation Research, 113(6), 709–724.
  7. Karwi, Q. G., Uddin, G. M., Ho, K. L., & Lopaschuk, G. D. (2018). Loss of Metabolic Flexibility in the Failing Heart. Frontiers in Cardiovascular Medicine, 5, 68.
  8. Li, Q., Freeman, L. M., Rush, J. E., Huggins, G. S., Kennedy, A.D., Labuda, J.A., Laflamme, D.P., & Hannah, S.S. (2015). Veterinary Medicine and Multi-Omics Research for Future Nutrition Targets: Metabolomics and Transcriptomics of the Common Degenerative Mitral Valve Disease in Dogs. OMICS, 19(8), 461–470.
  9. Jiang, L., Wang, J., Li, R., Fang, Z.M., Zhu, X.H., Yi, X., ... Jiang, D.S. (2019). Disturbed energy and amino acid metabolism with their diagnostic potential in mitral valve disease revealed by untargeted plasma metabolic profiling. Metabolomics, 15(4), 57.
  10. Lanfear, D. E., Gibbs, J. J., Li, J., She, R., Petucci, C., Culver, J. A., … Gardell, S. J. (2017). Targeted Metabolomic Profiling of Plasma and Survival in Heart Failure Patients. Journal of the American College of Cardiology,Heart failure, 5(11), 823–832.
  11. Oyama, M. A., & Chittur, S. V. (2006). Genomic expression patterns of mitral valve tissues from dogs with degenerative mitral valve disease. American Journal of Veterinary Research, 67(8), 1307–1318.
  12. Brown, D. A., Perry, J. B., Allen, M. E., Sabbah, H. N., Stauffer, B. L., Shaikh, S. R., … Gheorghiade, M. (2017). Expert consensus document: Mitochondrial function as a therapeutic target in heart failure. Nature reviews. Cardiology, 14(4), 238–250.