ダイナミックインターフェイスとしての血液脳関門機能と薬物脳移行相関

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07457527
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 辻 彰 金沢大学, 薬学部, 教授 (10019664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 崔 吉道 金沢大学, 薬学部, 助手 (40262589) ; 玉井 郁巳 金沢大学, 薬学部, 助教授 (20155237)
• Keywords: blood-brain-barrier / P-glycoprptein / drug efflux pump / secondary active transport / β-alanine / amino acids / adsorptive-mediated endocytosis / peptides

Research Abstract

2年間継続した本研究課題において「二次性能動輸送系介在」と「P-糖蛋白質による能動的排出」による外因性物質選択的脳移行制御機構が「ダイナミックインターフェースとしての血液脳関門(BBB)機能」を担っているという独創的概念を提唱し、その実証的研究に力を注ぎ、本年度において以下に示す結果を得た。
1.初代培養ウシ脳毛細血管内皮細胞(BCEC_S)の血液側膜及び脳側膜からの[^3H]β-alanineの輸送は、著しい温度依存性と代謝エネルギー依存性を示し、Na^+とCl^-勾配を駆動力とすることが分かった。血液側および脳側からの[^3H]β-alanine輸送が非標識のβ-alanine,taurineおよびhypotaurinによって著しく阻害され、α-およびγ-アミノ酸によって阻害されなかった。また、ATPを枯渇したBCECにおける[^3H]β-alanineの取り込みが、taurineによって促進されたがL-leucineによっては促進されなかった。以上の結果より、BBBにはβ-alanineに対しMichaelis定数が血液側膜では25.3μMおよび脳側膜では66.9μMを示す二次性能動輸送系が存在することを初めて明らかにすることができた。
2.ペプチドの構造とBBB透過性との関係を解明し、中枢作用型ペプチドの脳デリバリーに新展開を見いだすことを目的として、新たに合成して得た約0種のペプチドについてBCEC_Sにおけるadsorptive-mediated endocytosis(AME)たところ、ペプチド001-C8(H-MeTyr-Arg-MeArg-D-Leu-NH(CH_2)_8NH_2)が極めて高い透過性を示した。AME機構でBCEC_Sに取り込まれるペプチドは、いずれもBBB透過に必要な塩基性と脂溶性のバランスがほどよくとれているものと思われる。以上の結果はBBB透過性を有するペプチドの自由なデザインを可能とし、ペプチドの脳デリバリーに新しい展開が期待できることを示したものである。

Research Products

• [Publications] T.Ohnishi: "In vivo and in vitro evidence for ATP-dependency of P-glycoprotein-mediated efflux of doxorubicin at the blood-brain barrier" Biochem.Pharmacol.49. 1541-1544 (1995)
• [Publications] I.Tamai: "Na^+ and Cl^- -dependent transport of taurine at the blood-brain barrier" Biochem.Pharmacol.50. 1783-1793 (1995)
• [Publications] H.Takanaga: "cDNA cloning and functional characterization of rat intestinal monocarboxylate transporter" Biochem.Biophys.Res.Commun.217. 370-377 (1995)
• [Publications] T.Terasaki: "Hepatic uptake of octeotide,a long-acting somatostatin analogue,via a bile acid transport system" Pharm.Res. 12. 12-17 (1995)
• [Publications] I.Tamai: "Functional expression of transporter for β-lactam antibiotics and dipeptides in Xenopus laevis oocytes injected with messenger RNA from human,rat and rabbit small intestines" J.Pharmacol.Exp.Ther.273. 26-31 (1995)
• [Publications] T.Minagawa: "Species differences in hydrolysis of isocarbacyclin methyl ester (TEI9090) by blood esterases" Biochem.Pharmacol.49. 1361-1366 (1995)
• [Publications] I.Tamai: "Participation of a proton-cotransporter,MCT1,in the intestinal transport of monocarboxylic acids" Biochem.Biophys.Res.Commun.214. 482-489 (1995)
• [Publications] I.Tamai: "Proton-cotransport of pravastatin across intestinal brush-border membrane" Pharm.Res.12. 1727-1732 (1995)
• [Publications] 玉井郁巳: "ジペプチドトランスポーターと医薬品の消化管吸収" ファルマシア. 31. 493-497 (1995)
• [Publications] 辻 彰: "薬物相互作用-P糖蛋白質" ファルマシア. 31. 997-1001 (1995)
• [Publications] Y.Sai: "Immunolocarization and pharmacological relevance of oligopeptide transporter PepTl in intestinal absorption of β-lactam antibiotics" FEBS Lett.392(1). 25-29 (1996)
• [Publications] J.Komura: "Na^+ and Cl^- dependent transport of β-alanine across the blood-brain barrier" J.Neurochem.67(1). 330-305 (1996)
• [Publications] K.Miyamoto: "Sequence,tissue distribution and developmental changes in rat intestinal oligopeptide transporter" Biochim.Biophys.Acta. 1305(1). 34-38 (1996)
• [Publications] A.Tsuji: "Carrier-mediated intestinal transport of drugs" Pharm.Res.13(7). 963-977 (1996)
• [Publications] I.Tamai: "Carrier-mediated approaches for oral drug delivery" Adv.Drug Delivery Rev.20. 5-32 (1996)
• [Publications] I.Tamai: "Drug delivery through the blood-brain barrier" Adv.Drug Delivery Rev.19. 401-424 (1996)
• [Publications] T.Ogihara: "Stereoselective and carrier-mediated transport of monocarboxylic acids across Caco-2 cells" Pharm.Res.13(12). 1828-1832 (1996)
• [Publications] T.Terao: "Active secretion of drugs from the small intestinal epithelium in rats by P-glycoprotein functioning as as absorption barrier" J.Pharm.Pharmacol.48. 1083-1089 (1996)
• [Publications] T.Minagawa: "Blood-brain-barrier transport of lipid microspheres containing clinoprost,a prostaglandin I2 analogue" J.Pharm.Pharmacol.48. 1016-1022 (1996)
• [Publications] I.Tamai: "Structure-internalization relationship for adsorptive-mediated encocytosis of basic peptides at the blood-brain-barrier" J.Pharmacol.Exp.Ther.280(1). 410-415 (1997)
• [Publications] A.Tsuji: "Peptide Based Drug Design : Controlling Transport and Metabolism" American Chemical Society, 34 (1995)
• [Publications] T.Terasaki: "Peptide-Based Drug Desigh : Controlling Transport and Metabolism" American Chemical Society, 20 (1995)