メトロニダゾール耐性H.pyloriの酸化ストレス感受性異常の分子機序

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21790133
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 津川 仁 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (30468483)
• Keywords: 抗酸化能 / superoxide dismutase (SOD) / 薬剤耐性 / 慢性感染 / アミノ酸変異 / 鉄トランスポーター / Ferric uptake regulator (Fur) / superoxide radicals

Research Abstract

菌体内superoxide radicals産生により抗菌活性を示すメトロニダゾール(Mtz)に対する耐性臨床分離H.pylori株を用いて、Mtz耐性化機構の解析を行った結果、Mtz耐性H.pyloriは、抗酸化分子の1つであるSuperoxide dismutase (SodB)の転写制御因子Ferric uptake regulator (Fur)にアミノ酸変異が入り、SodBの強発現が誘導され、Mtz依存的superoxide radicals消去系を亢進させることでMtz耐性を示すことを明確にした。この研究成果はAntioxidants & Redox Signaling (14:15-23,2011)に発表した。また、H.pyloriのSodBは鉄イオン共役型酵素で、活性発現に鉄イオンを要求するため、菌体内鉄欠乏状態ではSodB活性を維持できないと考えられる。そこで、H.pyloriの鉄トランスポーターに注目したところ、SodB機能亢進時に鉄取り込みトランスポーターFecA1の発現がFur変異依存的に亢進することを明らかにした。そこで、H.pyloriの抗酸化能発現に対するFecA1の機能を解析するために、H.pylori ATCC700392株(wild-type)及びFur変異Mtz耐性株を親株とし、それぞれfecA1遺伝子欠損株を構築した。全てのfecA1欠損株でSodB活性及びH_2O_2抵抗性が有意に低下し、また、Mtz耐性も解除された。H.pyloriの抗酸化能はMtz耐性のみならず感染定着時の多形核白血球による宿主異物排除応答に対する抵抗性に寄与し慢性感染を樹立させる主要な能力である。そのため、本研究成果を基にH.pyloriの抗酸化機序のさらなる解析はH.pyloriの慢性感染機構の解明とその解除論の構築に貢献する基礎データの提供が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Enhanced bacterial efflux system is the first step to the development of metronidazole resistance in Helicobacter pylori. (2011)
  • Author(s): Tsugawa H., Suzuki H., Muraoka H., Ikeda F., Hirata K., Matsuzaki J., Saito Y., Hibi T.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: 14 Pages: 656-660
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two amino acids mutation of Ferric uptake regulator (Fur) determines Helicobacter pylori resistance to metronidazole. (2011)
  • Author(s): Tsugawa H., Suzuki H., Satoh K., Hirata K., Matsuzaki J., Saito Y., Suematsu M., Hibi T.
  • Journal Title: Antioxidants&Redox Signaling Volume: 14 Pages: 15-23
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 酸化ストレス研究により明らかになったHelicobacter pylori薬剤耐性獲得機構 (2011)
  • Author(s): 津川仁, 鈴木秀和, 日比紀文
  • Journal Title: G.I.Research. Volume: 19 Pages: 38-43
• [Journal Article] Free Radicals in Helicobacteer pylori infection. (2011)
  • Author(s): Suzuki, H., Nishizawa, T., Tsugawa, H., Hibi, T.
  • Journal Title: Front Gastrointest Res. Volume: 29 Pages: 111-120
• [Presentation] 転写制御因子Furを介した効率的鉄奪取機構で維持されるH.pyloriの抗酸化システム (2011)
  • Author(s): 津川仁、鈴木秀和、松崎潤太郎、平田賢郎、岡田佐和子、福原誠一郎、斎藤義正、日比紀文
  • Organizer: 日本薬学会第131年会
  • Place of Presentation: 静岡(講演ハイライト演題)
  • Year and Date: 2011-03-30
• [Presentation] 効率的鉄獲得機構により維持されたH.pyloriの抗酸化能は、慢性感染の成立に必須である.第7回日本消化管学会総会 (2011)
  • Author(s): 津川仁、鈴木秀和、松崎潤太郎、平田賢郎、福原誠一郎、岡田佐和子、日比紀文
  • Organizer: 第7回日本消化管学会総会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-02-19
• [Presentation] The iron-uptake system for the antioxidant ability of Helicobacter pylori. (2011)
  • Author(s): Tsugawa, H., Suzuki, H., Hirata, K., Matsuzaki, J., Okada, S., Fukuhara, S., Saito, Y., Hibi, T.
  • Organizer: International Symposium on Free Radical Research ; Contribution to Medicine
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2011-01-21
• [Presentation] H.pyloriのSodB (Fe-SOD)活性発現をサポートするFerric uptake regulator (Fur)による鉄イオン供給システム (2010)
  • Author(s): 津川仁、鈴木秀和、平田賢郎、松崎潤太郎、斎藤義正、日比紀文
  • Organizer: 第63回日本酸化ストレス学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2010-06-25
• [Presentation] The role of the Ferric uptake regulator (Fur) in Helicobacter pylori resistance to metronidazole. (2010)
  • Author(s): Tsugawa, H., Suzuki, H., Suzuki, S., Hirata, K., Matsuzaki, J., Saito, Y., Hibi, T.
  • Organizer: Digestive Disease Week 2010
  • Place of Presentation: New Orleans, USA(Topic forum)
  • Year and Date: 2010-05-04
• [Presentation] Induction of H.pylori resistance to metronidazole through enhanced expression of a bacterial efflux pump. (2010)
  • Author(s): Tsugawa, H., Suzuki, H., Muraoka, H., Suzuki, S., Hirata, K., Matsuzaki, J., Saito, Y., Hibi, T.
  • Organizer: Digestive Disease Week 2010
  • Place of Presentation: New Orleans, USA(Research forum)
  • Year and Date: 2010-05-02