ウイルスと細菌による複合感染症におけるプロテア-ゼの役割と病態修飾の分子機構

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01570164
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 前田 浩 熊本大学, 医学部, 教授 (90004613)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安藤 正幸 熊本大学, 医学部, 助教授 (00040204) ; 甲木 孝人 熊本大学, 医学部, 講師 (40040191) ; 山本 哲郎 熊本大学, 医学部, 助教授 (60112405)
• Keywords: インフルエンザウイルス / 病因論 / 活性酸素 / ス-パ-オキシドディスムタ-ゼ / フリ-ラジカル / ラジカルスカベンジャ- / 慢性ウイルス肝炎 / 慢性ウイルス疾患

Research Abstract

インフルエンザウイルスのマウス感染実験系において、細菌の産生するプロテア-ゼの存在によってウイルスの増殖が100倍も増加し、マウスの死亡率は大巾に増大した。このときの死因の原因としてウイルスを想定し、肺胞腔内のウイルスを定量したところ、ウイルスはマウスの死亡時には消失していることがわかった。つまり、マウスの直接の死因はウイルスではないと考えられた。そこで活性酸素を病因と仮定してその定量を行ったところ、O^-_2の産生が100〜400倍も肺胞腔内では増加し、血中でも10〜20倍増加していた。これが何に由来しているかを検討した結果キサンチンオキンダ-ゼによっていることがわかった。これはO^-_2の産生量と比例して増えていた。また、この酸素の基質であるヒポキサンチンとキサンチンの供給がこの説明には必要である。そこでアデノシンデアミネ-スによるアデノシン分解の亢進とそれにつづくイノシンヒポキサンチンとキサンチンの生成が生じていることをHPLCを用いて同定することが生じた。
以上の結果は世界で初めてウイルス感染症における活性酸素の病因論を明らかにしたものである。この裏付けとして活性酸素のスカベンジャ-酵素であるス-パ-オキシドディスムタ-ゼに高分子を付加したものをウイルス感染マウスに投与することによって90%の生存を達成することが出来た。
この研究の成果は病原ウイルスそのものが直接の原因因子ではなく、宿主の過剰免疫応答反応によるフリ-ラジカルであることを同定した訳で、この種の病因論は応義の自己免疫疾患といえる。最近ウイルス性肝炎で慢性化の予後をとるものにこの考え方を当てはめ病因機序の解明とそれに基づく治療法を考え発展させている。

Research Products

• [Publications] A.Molla,T.Yamamoto,T.Akaike,S.Miyoshi and H.Maeda: "Activation of Hageman factor and prekallikrein and generation of kinin by various microbial proteinases." J.Biol.Chem.264. 10589-10594 (1989)
• [Publications] T.Akaike,A.Molla,M.Ando,S.Araki and H.Maeda: "Molecular mechanism of complex infection bacteria and virus analyzed by a model using serratia protease and influenza virus." J.Virology.63. 2252-2259 (1989)
• [Publications] T.Oda,T.Akaike,T.Hamamoto,F.Suzuki,T.Hirano and H.Maeda: "Oxygen radicals in influenzaーinduced pathogenesis and treatment with pyran polymerーconjugated SOD." Science. 244. 974-976 (1989)
• [Publications] H.Maeda,A.Molla,K.Sakamoto,A.Murakami and Y.Matsumura: "Cytotoxicity of bacterial proteases in various tumor cells mediated through α_2ーmacroglobulin receptor." Cancer Res.49. 660-664 (1989)
• [Publications] A.Molla,T.Akaike,and H.Maeda: "Inactivation of various proteinase inhibitors and the complement system in human plasma by the 56ーkilodalton proteinase form serratia marcescens." Infect.Immun.57. 1868-1871 (1989)
• [Publications] T.Oda,Y.Kojima,T.Akaike,S.Ijiri,A.Molla and H.Maeda: "Inactivation of chemotactic activity of C5_a by the serratial 56k protease." Infect.Immun.58. 1269-1272 (1990)
• [Publications] H.Maeda and A.Molla: "pathogenic potentials of bacterial proteases." Clin.Chim.Acta.185. 357-368 (1989)
• [Publications] 赤池 孝章,吉岡 誠,前田 浩,小田 達也,鈴木 富士夫,安藤 正幸,荒木 淑郎,: "マウスインフルエンザウイルス感染症における病因としての活性酸素の役割と活性酸素産生カスケ-ドの亢進" 医学のあゆみ. 148. 829-830 (1989)
• [Publications] T.Akaike,M.Ando,T.Oda,T.Doi,S.Araki,H.Maeda and S.Ijiri: "Dependence on O_2^- generation by xanthine oxidase of pathogenesis of influenza virus infection in mice." J.Clin.Invest.85. 739-745 (1990)
• [Publications] K.Kitagawa,M.Matsumoto,T.Oda,M.Ninobe,R.Hara,N.Handa,R.Fukunaga et al.: "Free radical generation during brief period of cerebral ischemia may trigger delayed neuronal death." Neuroscience. 35. 551-558 (1990)
• [Publications] Y.Matsumura,H.Maeda and H.Kato: "Degradation pathway of kinins in tumor ascites and inhibition by kininase inhibitors:Analysis by HPLC." Agents and Actions.29. 171-180 (1990)
• [Publications] H.Kaminishi,M.Tanaka T.Cho,H.Maeda,and Y.Hagihara: "Activation of the plasma kallikreinーkinin systems by Candida albicans proteinase." Infection and Immunity. 58. 2139-2143 (1990)
• [Publications] 前田 浩: "細菌性プロテア-ゼの病原性ーー分子レベルにおける多面的病因作用機序ーー(総説)" 生化学. 63. 14-21 (1991)
• [Publications] K.Maruo,T.Akaike,Y.Matsumura,S.Kohmoto,H.Maeda,et al.: "Triggering of the vascular permeability reaction by activation of Hageman factorーprekallikrein system by house dust mite proteinase." Biochim.Biophys.Acta. (1991)
• [Publications] 小嶋 祐一郎,前田 浩: "SODの高分子化学修飾とその薬理動態" 治療. 73. 47-56 (1991)
• [Publications] 前田 浩,赤池 孝章: "Cu,ZnーSODの構造,機能と治療への試み,2.ウイルス感染における病因論としての活性酸素系と持続型SODによるその治療.谷口直之編 「SODの新知見」" メディカルトリビュ-ン社, 146 (1990)
• [Publications] 前田 浩,赤池 孝章: "呼吸器疾患と活性酸素,ウイルス性肺炎における活性酸素の関与.井上正康編「活性酸素の病態と疾患」" 学会出版センタ-, (1991)
• [Publications] T.Akaike,K.Sato,M.Kohno and H.Maeda: "PO__〜O__〜 as generator and scavenger of oxygen radicals:Determination with ESR spectroscopy using a spin trap agent.(ed.Wada,H.et al.)Proc.Int'l Symposium on Vitamine B_6 and Carbonyl Catalysis." Pergamon Press,N.Y., (1991)
• [Publications] H.Maeda,T.Akaike and K.Maruo: "Pathogenic role of microbial proteases at cellular and molecular levels.Proc.Int'l Cong.Membrance Immunol." Springer Verlag,New York, (1991)