Investigation of the effects of macrolide antimicrobial agents on oxidative stress tolerance in trophoblast cells

• Project/Area Number: 23K08863
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56040:Obstetrics and gynecology-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 安藤 大史 信州大学, 学術研究院医学系, 助教 (80722925)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浅香 亮一 信州大学, 学術研究院医学系(医学部附属病院), 助教 (00623688) ; 宮本 強 信州大学, 学術研究院医学系, 准教授 (70418721) ; 田中 泰裕 信州大学, 医学部附属病院, 助教(診療) (80869941)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: トロホブラスト / 酸化ストレス耐性 / マクロライド / アジスロマイシン / NRF2 / 抗酸化酵素 / 栄養膜細胞 / 妊娠高血圧腎症

Outline of Research at the Start

肺胞細胞において、マクロライドの酸化ストレス耐性作用が報告されている。そこで本研究では胎盤の栄養膜細胞におけるマクロライドの酸化ストレス耐性作用を検討し、妊娠高血圧腎症（PE）の新規治療法開発を目指す。培養細胞を用い、過酸化水素による酸化ストレス下で、マクロライドによる細胞生存能、抗酸化酵素発現、活性酸素種（ROS）量や酸化ストレスマーカー発現への影響を検討する。またPEマウスモデルを用い、マクロライドのPE発症や予後への影響を検討する。マクロライドの有用性が確認されれば、ドラッグリポジションの観点からも注目される。

Outline of Annual Research Achievements

妊娠高血圧腎症（preeclampsia: PE）は母児の生命に関わる重大な妊娠合併症であるが、唯一の有効な治療方法は妊娠の終了であり、治療法の開発は急務である。その発症機序として、酸化ストレスによる胎盤のトロホブラストの障害が注目されており、酸化ストレスの軽減はPE発症を抑制する可能性がある。一方、びまん性汎細気管支炎に対し長期低用量マクロライド（MA）療法の有効性が確認され、MAが肺胞細胞の酸化ストレス耐性を高めることが報告された。そこで、トロホブラストの酸化ストレス耐性に対するMAの効果を、培養細胞を用いて検討した。細胞株は絨毛癌細胞株JAR、JEG3と不死化トロホブラスト株HTR8/Svneoの３種を、酸化ストレスは過酸化水素（H2O2）、MAとしてアジスロマイシン（AZM）を用いた。細胞生存能をWST-1アッセイで検討したところ、３種の細胞全てでH2O2により低下した細胞生存能を、AZMは濃度依存性に回復させた。酸化ストレス応答のキー因子であるNRF2に注目すると、酸化ストレス下でのAZM投与によりNRF2 mRNA発現が増加し、NRF2タンパクの核発現が増強した。さらに同様の条件下でNRF2の下流因子である抗酸化酵素HO-1やNQO1、GPX1の発現増強が観察されたが、それら発現増強はNRF2阻害薬ML385投与により相殺された。また、AZMによる酸化ストレス耐性増強作用はML385投与により相殺された。これらにより、AZMはNRF2発現増強を介して、トロホブラストの酸化ストレス耐性増強に寄与する可能性が示された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マクロライドであるアジスロマイシン（AZM）が、トロホブラストの酸化ストレス耐性を増強することを、複数の絨毛癌・トロホブラスト系の細胞株で繰り返し確認することができている。そのメカニズムとして、NRF2発現増強を認めており、その下流因子の発現増強およびNRF2阻害薬でAZMの酸化ストレス耐性増強作用が相殺されることから、NRF2が関与することも明らかにできている。研究は順調に計画通り進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

基本的に実験計画通りに進める。酸化ストレス下でAZMにより細胞内の活性酸素種（ROS）が減少するか、確認する。妊娠高血圧腎症（PE）の発症にはトロホブラストの浸潤不全が関与するとされることから、In vitro実験モデルで、AZMがトロホブラストの浸潤能に影響するか検討する。また、計画通り、動物実験モデルを検討する。

Research Products

• [Presentation] マクロライド系抗菌薬は絨毛細胞の酸化ストレス耐性を増強する (2023)
  • Author(s): 田中泰裕、宮本 強、山田諭、浅香亮一、安藤大史、上條恭佑、 内山夏紀、横川裕亮、品川真奈花、小野元紀、菊地範彦、塩沢丹里
  • Organizer: 第75回日本産科婦人科学会学術講演会
• [Presentation] Macrolide antibiotics enhance the oxidative stress tolerance of trophoblasts (2023)
  • Author(s): Yasuhiro Tanaka, Tsutomu Miyamoto, Satoshi Yamada, Ryoichi Asaka, Hirofumi Ando, Kyosuke Kamijo, Natsuki Uchiyama, Yusuke Yokokawa, Manaka Shinagawa, Motoki Ono, Norihiko Kikuchi, Tanri Shiozawa
  • Organizer: International Federation of Placenta Associations Meeting 2023
  • Int'l Joint Research