2013 Fiscal Year Research-status Report

酸化ストレスによる肝炎・肝癌発症機序と治療薬の開発に関する研究

Research Project

Project/Area Number	25450451
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Rakuno Gakuen University
Principal Investigator	林正信酪農学園大学, 獣医学群, 教授 (10130337)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	酸化ストレス / 肝癌・肝炎 / 銅蓄積 / p38mapk / LECラット
Research Abstract	低い線量での放射線による生物影響、特に発癌リスクは社会的に重要な関心が持たれている。放射線の作用は主として酸素ラジカル、活性酸素の産生によって生じるが、低い線量率で長期間継続して放射線を照射することは技術的に困難で、その際の生体反応については明確になっていない。活性酸素は放射線以外に生体内で酸素呼吸などに伴って産生されているが、銅や鉄などの遷移金属との反応でも産生される。本研究は生体内に銅などを蓄積することで長期間に渡って活性酸素に曝されている動物モデルを使用して酸化ストレスによる肝炎・肝癌発症機序を明らかにし、その治療方法を開発することを目的として実施している。銅蓄積による酸化ストレスによって、重症の黄疸を伴う急性肝障害を発症する13週齢LECラット肝臓において肝障害の発症時期に多くの遺伝子の発現変化が起こっており、対照のラットとの比較によって、この遺伝子発現の変化は週齢に伴うものではなく、銅の蓄積に伴う酸化ストレスに起因することを示した。特に、ストレスによって活性化するp38mapk遺伝子の発現が増加し、これに伴ってp38mapkの活性も発症前の8倍程度増加することを示した。P38mapkの特異的阻害剤であるSB203580をラット皮下に継続的に投与することで、急性肝障害の発症は軽減することが示された。本研究の結果は酸化ストレスによって発症する急性肝障害において、p38mapkの活性化が関与していることを示し、その阻害剤は治療薬として有効であることを示唆した。しかしながら、高濃度の阻害剤でも完全には肝障害の発症は防止できなかったため、他の機序も関与していることが考えられ、現在検討中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 銅の蓄積によって生じる酸化ストレスにより発症する急性肝障害において、p38mapkの活性化が関与していることを示し、その阻害剤は治療薬として有効であることを示唆することができた。急性肝障害から慢性肝炎に移行する際の遺伝子発現変化を解析する目的で銅キレート剤であるD-ぺニシラミンの投与を行ったが、この投与によって急性肝障害が増悪する場合も見られたため、以前の私共の研究でその投与によって酸化ストレスに由来するDNA損傷の生成を防止する結果が得られている銅キレート剤であるトリエンチンの投与に計画を変更した。現在、トリエンチンの長期投与を継続している。トリエンチン投与によって黄疸の発症など急性肝障害は防止されており、今後、経時的に慢性肝炎発症までの遺伝子発現の変化を検討できる体制となった。酸化ストレスが直接的に肝障害を発症する原因であることをより明確にするため、抗酸化剤であるα―トコフェロール（ビタミンE誘導体）をラット皮下に投与した際にも急性肝障害が防止される結果を得た。現在、α―トコフェロール投与の遺伝子発現変化への影響について解析中である。このように、銅の蓄積に伴う酸化ストレスによって発症する急性肝障害、肝炎、肝癌の各段階での遺伝子発現変化の解析についてはおおむね予定通りに計画は進行している。しかしながら、低用量酸化ストレスによる修復能など細胞応答の特殊性の解析については現在、計画が少し遅れている。したがって、全体としてはおおむね順調に進展していると評価した。
Strategy for Future Research Activity	銅の蓄積によって生じる酸化ストレスにより発症する急性肝障害から慢性肝炎への移行過程における遺伝子発現とその病態への寄与の機序を解析するため、銅キレート剤、抗酸化剤、各種阻害剤を投与したラットにおける遺伝子発現の変化について解析し、慢性肝炎の治療対象となる標的遺伝子を明らかにする。同様な解析で慢性肝炎から肝癌への移行に関与する遺伝子を解析する。肝癌はほぼ1年齢で発症するため、現在ラットに対して継続的に投与を実施しており、肝癌での影響評価は平成26年度後期に得られる予定である。低用量酸化ストレスによる修復能など細胞応答の特殊性を解析するために、DNA修復経路の一部に異常があり、高い放射線感受性を示すLECラット細胞などを用い、DNA修復能の異なる数種類の細胞で低線量領域における放射線応答について解析する。計画としてはこれらの細胞に対して低線量と高線量の放射線を照射し、遺伝子発現の変化の差異をマイクロアレイで解析することで、低線量の放射線応答に対する高線量照射時との差異を解析する。また、低線量放射線と銅蓄積で生じた酸化ストレスに対する変化遺伝子の差異を比較することで、両者の酸化ストレスにおける作用機序の差を明らかにする。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	ほぼ適切に使用された。次年度の研究費については当初の予定通り、消耗品と旅費として使用する。消耗品の内訳は、マウス・ラット飼育経費110,000円、遺伝子解析とその試薬250,000円、2次元電気泳動用試薬40,000円、抗体・阻害剤・抗酸化剤380,000円、細胞培養器具20,000円、計800,000　円。学会発表ならびに計画打ち合わせ旅費　100,000円の合計900,000円を予定している。