培養細胞系を用いた薬物吸収・分泌の動物実験代替法の開発

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03557111
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 乾 賢一 東京医科歯科大学, 医学部, 教授 (70034030)
• 研究分担者: 斎藤 秀之 東京医科歯科大学, 医学部, 助手 (40225727)
• キーワード: 腸管吸収 / 尿細管分泌 / 培養上皮細胞 / 経細胞輸送 / 有機カチオン / アミノ-β-ラクタム抗生物質 / ジペプチド / プロトン共役輸送

研究概要

医薬品開発の前臨床試験では、膨大な数の実験動物を用い新規化合物の有効性・安全性について検討されてきたが、動物愛護の立場から、動物の使用数を少なくする新しい代替実験法の開発が望まれている。本研究では、培養細胞系を用いた薬物吸収・分泌の新しい評価法を確立するために、培養上皮による薬物輸送実験を行い、以下の成果を得た。
1.腸管上皮、尿細管上皮のモデル系の確立:代表的株化細胞として、腎由来のLLC-PK_1細胞、腸由来のCaco-2細胞を用い、多孔性フィルタ-(Transwell^<TM>)上で培養して単層細胞シ-トを形成させ、電気抵抗を指標として、seeding条件、培養期間などを調節し、薬物輸送実験にも供し得る系を設定した。
2.培養腸上皮細胞Caco-2によるアミノ-β-ラクタム抗生物質及び抗悪性腫瘍剤ベスタチン(両性イオン)の輸送:Caco-2細胞シ-トによるセフラジン及びベスタチンの輸送は、方向選択的で吸収過程に対応する経細胞輸送能を示した。この輸送は種々のジペプチド共存によって顕著に阻害されること、頂側膜液pHに依存することなどが示された。従ってセフラジン及びベスタチンは、Caco-2細胞の頂側膜H^+/ジペプチド共輸送系によって輸送されると考えられる。
3.培養腎上皮細胞LLC-PK_1によるカチオン性薬物輸送:LLC-PK_1細胞シ-トは、in vivoの尿細管分泌に対応する有機カチオンの経細胞輸送を保持していること、頂側膜にH^+/有機カチオン逆輸送系が局在すること、頂側膜側のpH低下に伴い有機カチオンの輸送活性は増大し、それに相応して細胞内蓄積量は減少すること、シメチジン、プロカインアミド、テトラエチルアンモニウムなどがこの輸送系を介することが明らかとなった。この実験系は、尿細管分泌のin vitro評価を可能とするのみならず、輸送担体に対する薬物相互作用などの解析に有効な手段と考えられる。

研究成果

• [文献書誌] A.Takayama: "Transport of cyclosporin A in kidney epithelial cell line(LLC-PK_1)." J.Pharmacol.Exp.Ther.257. 200-204 (1991)
• [文献書誌] Y.Tomita: "Transport me chanisms of bestatin in intestinal and renal brush-border membranes." J.Pharmacobio-dyn.14. S-60- (1991)
• [文献書誌] T.Katsura: "Trans-stimulation effect on H^+-organic cation antiport system in rat renal brush-border membranes." Am.J.Physiol.261. F774-F778 (1991)
• [文献書誌] H.Saito: "Transcellular transport of organic cation across monolayers of kidney epithelial cell line LLC-PK_1." Am.J.Physiol.262. C59-C66 (1992)
• [文献書誌] K.Inui: "Transepithelial transport of oral cephalosporins by monolayers of intestinal epithelial cell line Caco-2:Specific transport systems in apical and basolateral membranes." J.Pharmacol.Exp.Ther.261. (1992)
• [文献書誌] K.Inui: "H^+ Coupled active transport of bestatin via the dipeptide transport system in rabbit intestinal brush-border membranes." J.Pharmacol.Exp.Ther.(1992)
• [文献書誌] K.Inui: "nephrology" Springer-Verlag,Tokyo, 1748 (1991)
• [文献書誌] 乾 賢一: "最新生物薬剤学" 南江堂, 351 (1991)