Anrep効果

アンレップ効果とは、後負荷（心臓が血液を送り出すために抵抗しなければならない圧力）の急激な上昇に応じて心筋収縮力が急速に増加する現象を指します。 ^{[ 1 ] [ 2 ]}この適応メカニズムにより、心臓は抵抗が増加しても一回拍出量と心拍出量を維持することができます。これはホメオメトリック自己調節によって機能し、収縮力の調整は前負荷（心筋の初期伸展）や心拍数とは独立して行われます。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

アンレップ効果は、後負荷の増加に反応して心筋収縮力が2段階で上昇することを特徴とし、2つの異なるメカニズム段階が関与しています。1つはサルコメアの歪み感知によって駆動される収縮力の急速な上昇、もう1つは収縮タンパク質の翻訳後修飾によって媒介される持続的な収縮の二次段階です^。[ 3 ] [ ⁴ ] ^{1912年にグレブ・フォン}・^{アンレップ}によって初めて記述され^{[ 5 ] 、} 1960年代にサーノフらによってさらに詳細に説明されたアンレップ効果は、フランク・スターリング機構^{[ 6 ]}、緩慢な力応答^{[ 7 ] [ 8 ]}、グレッグ効果^{[ 9 ]}とは根本的に異なる、独自の心臓調節メカニズムを^{表しています。}

従来は短期的な適応と考えられていたが、最近の研究では、肥大型閉塞性心筋症などの持続的な後負荷上昇を伴う慢性疾患でもアンレップ効果が発生する可能性があることが示唆されている。^{[ 4 ]}

心臓は、筋肉の長さと負荷の変化によってポンプ効率を調整します。心筋が伸展すると、力の発生が二相性に上昇します。フランク・スターリングの法則（異質性自己調節）によって制御される最初の段階では、拡張終期容積の増加により収縮力が即座に増加します。この調整は、心拍出量と充満圧の変化とのバランスを保つのに役立ちます。第二段階は、緩徐力応答と呼ばれ、数分かけて展開し、最初の伸展後に前負荷が一定に保たれているときに収縮力が持続的に増加することを示しています。一方、アンレップ効果（同質性自己調節）は、前負荷や心拍数の変動とは無関係に、急性の後負荷上昇に応じて心室収縮力を高めます。アンレップ効果は、他の調節プロセス（例えば、緩徐力応答、グレッグ現象）と混同されることが多いですが、独自の非常に明確な特徴を持っています。

アンレップ効果の活性化には、心筋細胞内の休眠状態にあるミオシンモーターの大部分を動員することが関与している。各心筋細胞のミオシンヘッドのほとんどは休止状態にあるためである。^{[ 4 ]}この動員により、ミオシンは不活性な構成から収縮準備状態へと移行し、二相性の活性化プロセスを経て、後負荷に応じて収縮力が増加し、結果としてエネルギー消費が増加する。

アンレップ効果は、後負荷増加時の心臓への血行動態的影響という観点から理解することができる。 ^{[ 3 ] [ 4 ]}

1. 後負荷の増加：有効動脈弾性率および心室収縮末期圧の上昇によって反映される。
2. 心筋収縮力の増強：収縮期末圧容積関係の左方シフトと傾斜の増加、および最大圧力上昇率（dP/dt max）の増加によって示される。
3. 収縮期延長：収縮要素の持続的な活性化により、収縮期駆出時間が長くなることで示される。

これらの反応により、心臓は後負荷の増加にもかかわらず、一回拍出量と心拍出量を維持するが、その代償としてエネルギー消費が増加する。^{[ 4 ]}

アンレップ効果は、1912年にグレブ・フォン・アンレップが犬の内臓神経刺激実験中に初めて記述した^{[ 5 ]} 。彼は、内臓神経を刺激すると末梢血管収縮が起こり、血圧と後負荷が増加することを観察した。これに応じて心筋収縮力が増加し、アンレップはこの現象を前負荷の変化とは無関係に副腎からのアドレナリン放出によるものとした。後にアーネスト・スターリングは、冠血流の増加が心筋の栄養状態を改善し（後にグレッグ効果と呼ばれる概念^{[ 9 ]}）、フォン・アンレップが観察した収縮力の増加を説明できるかもしれないと示唆した^{[ 15 ]} 。しかし、歴史的および最近の研究の両方で、アンレップ効果はアドレナリン放出や冠血流とは無関係に心筋の固有の特性から生じることが実証されている。^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} 20世紀半ば、Sarnoffら^{[ 1 ] [ 2 ]}は、心臓が前負荷やホルモン刺激とは無関係に、後負荷の増加に応じて収縮力を増強する能力を説明するために、ホメオメトリック自己調節という用語を導入した。この概念は、前負荷の増加が心筋線維を伸展させることで収縮力を高めるヘテロメトリック自己調節を含むフランク・スターリングの法則から、アンレップ効果を区別した。Sarnoffによる明確化にもかかわらず、彼の実験の一部では、後負荷の増加後に前負荷が短時間で一時的に増加することが報告された。彼はこの効果をアンレップ効果の引き金となるために必須ではないとして退けたが、この観察は混乱を招き続けた。今日に至るまで、いくつかの研究では、根本的な生理学的違いがあるにもかかわらず、アンレップ効果をスローフォース応答と誤って関連付けている。

当初は急性かつ一過性の反応と考えられていたが、最近の研究では、アンレップ効果は持続的な後負荷増加を伴う慢性疾患でも持続する可能性があることが示唆されている。一例として、肥大型閉塞性心筋症が挙げられる。この疾患では、左室流出路閉塞により持続的な後負荷上昇が生じ、アンレップ効果が慢性的に活性化される可能性がある。^{[ 4 ]}このメカニズムを理解することは、心臓生理学、心不全管理、および後負荷軽減を目的とした治療介入にとって重要な意味を持つ。