マンニトールの作用機序と頭蓋内圧管理｜BBB・浸透圧ギャップ・高張食塩液

「マンニトールは膠質浸透圧を上げる薬」―― この説明は誤りです。マンニトールは晶質浸透圧物質で、この取り違えは高張食塩液（HTS）との使い分けや、浸透圧ギャップの読み方まで狂わせます。この記事では浸透圧の基礎から始めて、作用機序、時間による効き方の変化、リバウンドのリスク、HTS との比較までを一続きで整理します。頭蓋内圧を下げる場面でどちらを選ぶかを、自分で決められるようになることが目標です。

1. 浸透圧の基礎

1.1 定義

浸透圧（osmolality）は、溶液の中にある浸透活性粒子の濃度として定義されます。粒子の数だけで決まり、分子量・サイズ・形・電荷とは関係がありません（Avogadro則）。1 mol の非解離物質を 1 kg の水に溶かした溶液は 1 Osm/kg = 1000 mOsm/kg になります。

1.2 犬猫の正常血漿浸透圧

種	正常範囲
犬	290〜310 mOsm/kg
猫	290〜330 mOsm/kg

健常な犬の血清浸透圧はおよそ 300 mOsm/kg、健常な猫はおよそ 310 mOsm/kg が代表値です。ヒトより犬猫のほうがわずかに高くなります。

1.3 計算式

血漿浸透圧は次の式で計算できます（Na・K は mEq/L、glucose・BUN は mg/dL）。

血漿浸透圧 = 2 × (Na+ + K+) + glucose/18 + BUN/2.8

簡便な近似として 2 × [Na+] がよく使われます（健常時の有効浸透圧をいちばんよく表す指標です）。Na・K・Cl・HCO3・urea・glucose で血清浸透圧の 95% 以上を占めます。

1.4 晶質浸透圧と膠質浸透圧

この2つは、別の物理量ではありません。同じ浸透圧を「どの半透膜を挟んで見るか」で呼び分けているだけです。

観察する膜	効く分子	概念名
細胞膜・BBB（小分子も通しにくい）	通り抜けにくい溶質すべて	有効浸透圧
毛細血管壁（小分子は通すが大分子は通さない）	大分子タンパクのみ	膠質浸透圧

毛細血管壁のレベルでは Na⁺ もマンニトールも通り抜けてしまうため、浸透圧として効きません。血管内に水を保つ主役はアルブミンで、膠質浸透圧の7〜8割を担います（残りはグロブリンなど）。これが膠質浸透圧の本質です。

2. マンニトールの分類と作用機序

2.1 分子量からの分類

マンニトールの分子量は 182 Da です。Na⁺（23 Da）やグルコース（180 Da）と同じカテゴリーの小分子で、アルブミン（約 67,000 Da）とは桁が違います。

厳密な分類では、マンニトールは晶質浸透圧物質です。「膠質浸透圧を上げる」という表現は、薬理学的に誤りです。

2.2 「有効晶質浸透圧物質」という位置づけ

マンニトールは小分子ですが、正常な BBB と細胞膜をほとんど通過できません。活性輸送のしくみを持たず、タイトジャンクションを介した受動拡散も制限されるためです。

この性質によって、マンニトールは血管内と脳実質・細胞内のあいだに有効な浸透圧勾配をつくります。臨床薬理学では、これを「有効晶質浸透圧物質（effective osmole）」と呼びます。

2.3 浸透圧勾配が水を動かすしくみ

血管内のマンニトール濃度が脳実質側より高くなると、その差によって脳実質から血管内へ水が移動します。脳の容積が減り、頭蓋内圧（ICP）が下がります。

この機序は、Na⁺ が正常な BBB をほとんど通過しないことで脳から血管内へ水を引く原理と同じものです。

3. 時間による効き方の変化 ― 二相性プロファイル

3.1 投与初期（〜30分）― 循環血液量が増える相

血漿浸透圧が上がります
脳実質と間質から血管内へ水が移動します
循環血液量が一時的に増えます
前負荷が上がり、心拍出量が増えます（心機能が正常なとき）
細胞内から水が出てくるため、この時期は一過性に Na が下がり K が上がります
ICP が下がり始めます（ふつう 15〜30分以内に効果が出ます）

3.2 投与後30分〜数時間 ― 浸透圧利尿の相

マンニトールは糸球体で自由に濾過され、尿細管では再吸収されません。

尿量が増えます（利尿は投与後 30〜60分から始まります）
自由水・Na⁺・K⁺ が失われます
循環血液量が下がり、血液が濃縮します
補液せずに使い続けると、脱水・高Na血症・低K血症のリスクがあります（浸透圧利尿で自由水が過剰に失われることが主体です）

投与初期の循環動態の改善に騙されないでください。 繰り返し投与するときは、浸透圧利尿による電解質と容量の喪失を見越した補液計画が必要です。

4. 浸透圧ギャップでマンニトールを見つける

4.1 浸透圧ギャップとは

凝固点降下浸透圧計で測った値が、計算値より 10 mOsm/kg 以上高いとき、異常な浸透圧ギャップがあると判断します。

4.2 ギャップの主な原因

マンニトール（投与後）
エチレングリコールの代謝物（中毒症例）
偽性低Na血症（高脂血症・高蛋白血症）

4.3 臨床での使い方

原因のわからない浸透圧ギャップを見つけた症例では、マンニトールの投与歴を確認します。マンニトールを投与中の患者で浸透圧を管理するときは、計算値ではなく測定値を参照してください。

5. BBB が壊れているときのリバウンド

5.1 何が起きるか

正常な BBB ではマンニトールは通過しません。しかし脳挫傷・腫瘍・炎症などで BBB が壊れている部位では、マンニトールが脳実質側へ漏れ出します。

すると脳実質側の浸透圧が上がって勾配が逆転し、今度は血管内から脳実質へ水が動きます。結果として脳浮腫が悪化し、ICP が再び上がります。これを リバウンド頭蓋内圧亢進（rebound intracranial hypertension） と呼びます。

5.2 臨床での意味

BBB の破綻が疑われる症例（重症頭部外傷の急性期、進行する脳腫瘍）では、使う前にリスクとベネフィットを見直します
投与後は ICP と神経症状を続けてモニタリングします
効果が弱まったり症状が悪化したりしたら、HTS への切り替えを検討します

6. マンニトールと高張食塩液の比べ方

比較項目	マンニトール（20%）	高張食塩液（3〜7.2% NaCl）
浸透圧の種類	晶質浸透圧（外因性）	晶質浸透圧（Na⁺ 負荷）
主な作用部位	脳実質→血管内	細胞内→ECF 全体
BBB の通過	正常 BBB は通過しにくい	Na⁺ も正常 BBB は通過しにくい
初期の作用	血管内へ水を引き込む＋前負荷が上がる	ECF が広がる＋循環血液量が増える
そのあとの特徴	浸透圧利尿→循環血液量が下がる	利尿で容量を失わない（ただし血管内容量の拡張自体は一過性で、維持輸液が要ります）
循環への影響	初期↑→後期↓（脱水のリスク）	循環を保つ効果が比較的続く
BBB 破綻時のリバウンド	高リスク	比較的低リスク
低血圧・脱水を合併しているとき	注意（脱水が悪化しやすい）	こちらのほうが適します
高Na血症のとき	HTS が使えない場面の代替になります。ただし浸透圧利尿で自由水が失われ高Na血症は進みます。血漿浸透圧が既に 320 mOsm/kg を超えていれば適応外です	禁忌・慎重投与
主な注意点	脱水・低K血症・反復使用によるリバウンド	高Na血症・高Cl血症・過量で肺浮腫

どちらが優れているかは、まだ決着していません。 AAHA 2024 Fluid Therapy Guidelines は「マンニトールも高張食塩液もどちらも頭蓋内圧を下げるが、一方を他方より推奨する根拠はない」と明記しています。下の表は機序の違いであって、優劣の表ではありません。

6.1 選び方

マンニトールが向く場面 ― BBB が正常、循環動態が正常、腎機能が保たれている、高Na血症で HTS が使えない
HTS が向く場面 ― 循環が不安定、BBB の破綻が疑われる、繰り返し投与するので容量の維持を重視したい

7. 投与のプロトコルと注意点

7.1 投与量と速度

犬猫では 0.5〜1.0 g/kg を 10〜20分かけて IV で投与します（急速に入れると一過性の低血圧や循環の変動を招きます）。結晶が析出しやすいので、約37℃ に温め、インラインフィルターまたはフィルター針を通して投与します。一部のプロトコルには 1.5 g/kg まで書かれていますが、主要な教科書とガイドライン（VAA 6e、DiBartola、2024 AAHA Fluid Therapy Guidelines）の推奨上限は 1.0 g/kg です
繰り返すときは、1 g/kg までのボーラスを 60〜90分あけて、24時間で3回までにとどめます（AAHA 2024 Fluid Therapy Guidelines、VAA 6e 第39章）。上限は「累積グラム数」ではなく「回数と間隔」で決まっている点に注意してください
DiBartola は 2〜4 g/kg/日 を超える投与で急性腎不全を起こしうるとしています。回数だけでなく累積量も見ます
投与の前後に血漿浸透圧を確認し、320 mOsm/kg を超えないよう管理します
反復投与では、累積の影響（リバウンド・電解質異常）を念頭に置きます

7.2 モニタリングする項目

尿量（投与後 30〜60分から増えることを確認します）
電解質（Na⁺、K⁺）
血漿浸透圧（測定値で評価します。計算値との差＝浸透圧ギャップも見ます）
神経症状と ICP（神経科のモニターがある場合）

7.3 禁忌と慎重投与

使ってはいけない場面

活動性の頭蓋内出血 ― 血腫を増大させるおそれがあります
無尿・乏尿（腎不全） ― マンニトールが排泄されずに蓄積し、浸透圧が上がり続けます

慎重に扱う場面

重篤な脱水・循環血液量の低下 ― 浸透圧利尿で悪化します
うっ血性心不全・過水和 ― 初期に循環血液量が増えることが負担になり、肺水腫を招きます

8. まとめ

マンニトール（分子量 182 Da）は晶質浸透圧物質です。正常な BBB と細胞膜を通過しにくいことで、有効な浸透圧勾配をつくります
「膠質浸透圧を上げる」という説明は誤りです。血管内に水を保つ主役はアルブミンで、膠質浸透圧の7〜8割を担います
効き方は二相性です。初期は循環が充実し、後期は浸透圧利尿で脱水と電解質異常のリスクが出ます
浸透圧ギャップ（測定値 − 計算値 ≥ 10 mOsm/kg）は、マンニトール投与歴の手がかりになります
BBB が壊れている部位では薬剤が漏れ出し、リバウンド頭蓋内圧亢進が起こりえます
投与量は 0.5〜1.0 g/kg を 10〜20分かけて。繰り返すなら 60〜90分あけて 24時間で3回までとし、血漿浸透圧は 320 mOsm/kg 以下に保ちます
HTS との使い分けは、循環動態・Na⁺ バランス・BBB の障害の程度・腎機能を合わせて判断します

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