Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

PGE_2 / PGE合成酵素 / ノックアウトマウス / 癌 / 炎症 / アラキドン酸代謝 / シクロオキシゲナーゼ / ホスホリパーゼA_2

本研究では、多彩な生物活性を有するアラキドン酸代謝物のうち、最も広範な組織で産生されるPGE_2を生合成する酵素mPGES-1に着目し、ノックアウトマウスを用いて病態との関連を解析した。
1. mPGES-1と癌:mPGES-1を過剰発現した肺癌細胞株(LLC)をマウスに皮下移植すると局部腫瘍が増大し、静脈内投与すると肺転移が増加した。逆に、mPGES-1をノックダウンしたLLC細胞をマウスに投与した場合には腫瘍の形成が低下した。mPGES-1ノックアウトマウスにLLC細胞を移植すると、対照マウスと比べて腫瘍の進行と転移、およびそれに伴う血管新生が抑制された。さらに、mPGES-1ノックアウトマウスに発癌物質アゾキシメタンを経口投与すると大腸癌の発生が対照マウスと比べて顕著に低下した。
2. mPGES-1と炎症:カラゲナンやチオグリコレートの腹腔内投与によって惹起される腹膜炎モデルにおいて、mPGES-1ノックアウトマウスでは炎症細胞の浸潤が対照マウスと比べて有意に低下した。
3. mPGES-1と骨修復:大腿骨圧迫骨折モデルにおいて、mPGES-1ノックアウトマウスでは骨折部の治癒が対照マウスと比べて有意に遅延した。LPS投与や卵巣除去により誘導される骨量低下は本ノックアウトマウスと対照マウスの間で差が見られなかった。
4. mPGES-1と消化管粘膜保護:デキストラン硫酸誘導大腸炎モデルをmPGES-ノックアウトマウスに施行すると、対照マウスと比べて大腸粘膜の損傷、炎症性サイトカインの発現が増悪した。
以上の結果より、mPGES-1を特異的に阻害する薬物の創薬は新しい抗癌剤、抗炎症薬として期待される。一方で、骨折治癒の遅延や消化管潰瘍などの副作用が生じる可能性がある。

PGE_2 / PGE_2合成酵素 / シクロオキシゲナーゼ / アラキドン酸代謝 / ノックアウトマウス / 炎症 / 癌 / 解熱鎮痛抗炎症薬 / プロスタグランジンE2 / PGE合成酵素 / 潰瘍性大腸炎 / 生殖 / 抗炎症薬 / RGE_2合成酵素 / 免疫組織化学 / PGE2 / PGE2合成酵素

本研究では、哺乳動物に存在する3種類のPGE_2合成酵素(mPGES-1,mPGES-2,cPGES)の細胞および個体レベルでの機能を明らかにすることを目的とした。mPGES4は刺激誘導性の核膜酵素であり、培養細胞において二種のシクロオキシゲナーゼ(COX)分子種のうち誘導型のCOX-2と比較的選択的に機能的にカップリングしてPGE_2を産生した。mPGES-2は構成的に発現しているゴルジ膜酵素で、N末端の限定分解により細胞質に遊離し、常在型のCOX-1および誘導型のCOX-2の両者とカップリングしてPGE_2を産生した。cPGESは細胞質に構成的に発現しており、Hsp90との会合およびカゼインキナーゼ2によるリン酸化による活性制御を受け、COX-1依存的にPGE_2を産生した。mPGES-1ノックアウトマウスは通常飼育下では正常に発育し、繁殖にも異常は見られなかったが、痛覚モデルや炎症性肉芽形成モデル、炎症性関節炎モデル、癌の増殖転移モデルなどにおいて野生型マウスと比較して軽度の表現型を示し、炎症や癌などの病態に関わるPGE_2の産生に寄与する主要PGES分子種であることがわかった。一方潰瘍性大腸炎モデルでは、mPGES-1ノックアウトマウスは野生型マウスと比較して症状の増悪傾向が観察され、消化管粘膜保護に関わるPGE_2産生にも本酵素が関与することが示唆された。したがってmPGES-1を阻害する化合物は新規の解熱鎮痛抗炎症薬あるいは抗腫瘍薬として期待される反面、消化管潰瘍などの副作用が生じる可能性が懸念される。cPGESノックアウトマウスは出生直前の時期に致死となった。本マウスでは皮膚や肺など一部の臓器に分化異常が生じており、これらの臓器中のPGE_2量は顕著に減少していた。一方、心臓や肝臓などの見かけ上障害を生じていない臓器のPGE_2量は野生型マウスとほぼ同程度であった。しかしながら、これまでにPGE_2の産生に関わる代謝系上流の酵素やPGE_2受容体のノックアウトマウスに同様の表現型は報告されておらず、cPGESノックアウトマウスの激しい表現型はPGESとしての機能以外のメカニズムの欠損により発症している可能性が高いものと考えている。

ホスホリパーゼ / リン脂質 / アラキドン酸代謝 / ノックアウトマウス / トランジェニックマウス / リポ蛋白質 / 生活習慣病 / 炎症 / ホスホリパーゼA_2 / トランスジェニックマウス / アラキドン酸 / PGE_2 / 免疫組織化学 / アデノウイルス / リゾホスファチジルコリン / 肺サーファクタント / 癌 / ホスホリパーゼA2 / PGE2 / 肺炎 / リウマチ / 雄性生殖器 / 分泌性PLA2 / 細胞質PLA2 / Ca2+非依存的PLA2

本研究では、哺乳動物に20種類以上存在するPLA_2の各分子種の機能を解明し、これを体系化することを目的としている。本年度は、前年度の研究の流れを更に発展させ、組織特異的に発現しているsPLA_2分子種の固有の機能について、トランスジェニック(Tg)およびノックアウト(KO)マウスを用いて検討を行った。
1.sPLA_2-Xの生体内機能の解析:sPLA_2-X KO (X-KO)マウスでは野生型マウスと比較して末梢性痛覚刺応答が有意に低下することを見いだした。逆に、sPLA_2-X Tg (X-Tg)マウスは痛覚過敏を呈した。また、抗sPLA_2-X抗体による免疫組織化学染色において、野生型マウスの脊髄後根神経節および座骨神経に陽性所見が認められた。これらのことから、末梢神経線維に発現しているsPLA_2-Xが何らかの機構で神経応答を調節しているものと考えられた。
2.sPLA_2-IIIの生体内機能の解析:sPLA_2-III Tg (III-Tg)マウスでは血漿リポ蛋白質の組成変化が起こり、HDLが減少し、変性LDLが生じていた。免疫組織化学染色の結果、sPLA_2-IIIはヒトおよびアポE欠損マウスの動脈硬化巣に発現していた。更に、III-Tgを高脂肪食負荷に処すると肥満を呈し、解剖学的には皮下脂肪の蓄積と脂肪肝が顕著であった。以上のことから、sPLA_2-IIIの過剰発現は生活習慣病様の症状を誘導するものと考えられた。またIII-Tgではアレルギー反応が充進し、さらに加齢に伴い脾臓肥大と皮膚炎を自然発症することも明らかとなった。これらの表現型の妥当性を検証するためにsPLA_2-III KOマウスの作製を試み、ごく最近ホモ欠損マウスを得ることに成功した。

【研究分担者】
山本圭	財団法人東京都医学研究機構	東京都臨床医学総合研究所	研究員	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
工藤一郎	昭和大学	薬学部	教授	(Kakenデータベース)
中谷良人	昭和大学	薬学部	講師	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
中谷良人	昭和大学	薬学部	講師	(Kakenデータベース)
新原智子	昭和大学	薬学部	助手	(Kakenデータベース)
桑田浩	昭和大学	薬学部	助手	(Kakenデータベース)
村上誠	昭和大学	薬学部	助教授	(Kakenデータベース)