感染におけるマトリックスメタロプロテアーゼの活性化と病態憎悪機構

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09470077
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 前田 浩 熊本大学, 医学部, 教授 (90004613)
• 研究分担者: 宮本 洋一 熊本大学, 医学部, 助手 (20295132) ; 澤 智裕 熊本大学, 医学部, 助手 (30284756) ; 赤池 孝章 熊本大学, 医学部, 助教授 (20231798)
• キーワード: 細菌性プロテアーゼ / 病原因子 / matrix metalloproteinase / NO / 活性酸素 / パーオキシナイトライト

研究概要

これまで我々は、病原細菌の産生するいくつかのプロテアーゼが、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)を限定分解し、特異的に活性化することを明らかにしてきた。MMPは細胞外マトリックス(コラーゲンなど)の改変をもたらす酵素群であり、本酵素の過剰な活性化は強い組織破壊や血管系の破綻をもたらすことが知られている。そこで本年度は、細菌感染に伴った炎症反応によって生ずる一酸化窒素(NO)および活性酸素(スーパーオキサイド、O^-_2)の反応生成物であるパーオキシナイトライト(ONOO^-)によるMMPの活性化メカニズムの解析を行った。その結果、ONOO^-は、グルタチオン(GSH)存在下でヒト好中球由来のMMP-8およびMMP-9さらにヒト線維芽細胞由来のMMP-1を著名に活性化した。HPLCおよびtime-of-flight mass spectrometerによりパーオキシナイトライトとグルタチオン(GSH)の反応産物の解析を行ったところ、比較的安定な反応産物としてニトログルタチオン(GS-NO_2)が同定され、さらに、別途に化学合成したauthenticなGS-NO_2はMMPを強く活性化した。このことは、ONOO^-とGSHの反応により生じるGS-NO_2が、MMPのautoinhibitory domain内のPRCGVPD配列中のシステイン残基を攻撃し、通常のジスルフィドとは異なる結合(-S(=O)-S-など)を形成することにより不可逆的で強力なMMPの活性化をもたらすことを示唆している。以上の知見は、細菌感染病巣において、病原体より産生されるプロテアーゼのみならず宿主側因子であるNOや活性酸素が、MMPの活性化を介して組織破壊を増強させ、細菌感染病態に深く関わっていることを示している。

研究成果

• [文献書誌] S.Fujii,et al.: "Role of nitric oxide in pathogenesis of herpes simplex virus encephalitis in rats"Virology. 256. 203-212 (1999)
• [文献書誌] H. Sugiura,et al.: "Role of peroxynitrite in airway microvascular hyperpermeability during late allergic phase in guinea pigs"Am. J. Respir. Crit. Care Med.. 160. 663-671 (1999)
• [文献書誌] K. Dio,et al.: "Induction of haem oxygenase-1 by nitric oxide and ischaemia in experimental solid tumours and implications for tumour growth"Br. J. Cancer. 80. 1945-1954 (1999)
• [文献書誌] K. Inoue,et al.: "Nitrosothiol formation catalyzed by ceruloplasmin: Implication for cytoprotective mechanism in vivo"J. Biol. Chem.. 274. 27069-27075 (1999)
• [文献書誌] K. Iwasaki,et al.: "Combined effects of both bacteria and gastric juice on pneumonia in mice"Respur. Physiol.. 116. 201-209 (1999)
• [文献書誌] H. Maeda,et al.: "Kallikrein-kinin in infection and cancer"Immunopharmacology. 43. 115-128 (1999)
• [文献書誌] Y. Miyamoto,et al.: "Novel functions of human α_1-protease inhibitor after S-nitrosylation: Inhibition of cysteine protease and antibacterial activity"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 267. 918-923 (2000)
• [文献書誌] T. Sawa,et al.: "Tumor-targeting chemotherapy by a xanthine oxidase-polymer conjugate that generates oxygen-free radicals in tumor tissue"Cancer Res.. 60. 666-671 (2000)
• [文献書誌] T. Akaike,et al.: "Viral mutation accelerated by nitric oxide production during infection in vivo"FASEB J.. (in press). (2000)
• [文献書誌] 岡本竜哉,他: "マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の活性化機構"生化学. 71. 1387-1401 (1999)
• [文献書誌] T. Akaike, et al.: "Nitric Oxide and Infection (ed. F. C. Fang)"Plenum Publishing Co., New York. 19 (1999)
• [文献書誌] T. Akaike: "Guanidino Compounds (eds. M. Mori, M. Ishida and J. F. Clark)"Blackwell Science Asia, Tokyo. 5 (1999)
• [文献書誌] T. Akaike and H. Maeda: "Nitric Oxide (ed. L. J. Ignarro)"Academic Press, San Diego (in press). (2000)
• [文献書誌] H. Maeda, et al.: "The Biology of Nitric Oxide Part 7 (eds. S. Moncada, L. Gustafsson, P. Wiklund and E. A. Higgs)"Portland Press Ltd., London (in press). (2000)
• [文献書誌] Y. Miyamoto, et al.: "The Biology of Nitric Oxide Part 7 (eds. S. Moncada, L. Gustafsson, P. Wiklund and E. A. Higgs)"Portland Press Ltd., London (in press). (2000)