ヘリコバクターピロリのヘムオキシゲナーゼ活性とヘム鉄要求性胃粘膜傷害機構の研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11670531
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 鈴木 秀和 慶應義塾大学, 医学部, 助手 (70255454)
• 研究分担者: 永田 博司 慶應義塾大学, 医学部, 専任講師 (00146599) ; 末松 誠 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (00206385)
• キーワード: H.pylori / 微小循環障害 / 酸化ストレス / モノクロラミン / 微量金属 / アポトーシス / 白血球転回 / 白血球接着

研究概要

1.胃粘膜細胞による検討:H.pylori感染粘膜において特異的に産生されると考えられるオキシダントであるモノクロラミン負荷後の胃上皮細胞株(MKN45)の変化をタイムラプス蛍光顕微鏡システム(AQUACOSMOS,HAMAMATSU PHOTONICS)で検討した。モノクロラミン負荷後、アポトーシスの細胞表面マーカーであるannexin V感受性EGFP蛍光強度は上昇し、ミトコンドリア内膜電位感受性蛍光色素rhodamine 123の蛍光強度は、著しく減少した。このときに、通常では、ミトコンドリア分画に存在するはずのチトクロムcはモノクロラミン負荷により、サイトゾル分画に漏出しておりmitochondrial permeability transitionが起こったものと考えられた。また、本アポトーシスの経路は、caspase-1(ICE)は経由せず、caspase-3を活性化することも明らかとなった。また、モノクロラミンの負荷によりDNAラダーレベルと細胞質内オリゴヌクレオソーム量も亢進した。亜鉛のキレート化合物であり、胃粘膜内鉄代謝にも影響を与えるとも考えられるポラプレジンクは、そのL-carnosine部分がモノクロラミンと直接反応することにより、アポトーシスを抑制した。
2.In vivoの胃粘膜での酸化ストレスについて:生体内ではH.pylori由来の傷害因子によって惹起される上皮細胞のアポトーシスの異常亢進によってもヘム鉄が確保される。最近、一部の細菌では、ヘム鉄を再利用するためのヘムオキシゲナーゼ系を持つことが明らかとなったが、H.pyloriにおいて本酵素は認められていない。つまり、本菌感染では、ヘム鉄の効率的な代謝は起こりにくく、むしろ、鉄依存性の酸化ストレスが起こりやすくなる。この機序により、急性胃粘膜病変による胃粘膜出血後の胃粘膜での酸化ストレスの亢進が予測される。本研究では、胃粘膜の酸化ストレスに多大な影響を与える胃粘膜微小循環障害機序について検討した。Monqolian qerbil(スナネズミ)にH.pylori(ATCC43504株)を経口接種し、胃粘膜微小循環の観察及び定量的検討、胃粘膜内の生化学的マーカーの検討を行った。感染2週、4週、8週、12週後に胃粘膜微小循環系を正立型生体蛍光顕微鏡で観察し、胃粘膜細静脈における白血球転回・接着を観察し、白血球転回速度、接着数を算出した。感染後の経過とともに白血球転回速度の低下と接着数の増加がみられ、胃粘膜内ミエロペルオキシダーゼ(MPO)活性は、2週後では感染群でも有意に上昇しなかったが、微小循環での白血球転回速度の低下と接着数の増加は明らかに認められた。12週後になるとMPO活性も感染群で有意に上昇し、酸化ストレスの指標となるチオバルビツール酸(TBA)反応物質量も有意に上昇した。これにより、微小循環系における白血球の活性化と酸化ストレス反応は非常に早期より生じており、この時点での病態コントロールを標的とした治療ストラテジーが考えられた。そこで、亜鉛のキレート化合物ポラプレジンク含有食にて同様の感染スナネズミを飼育したところ、感染2週後に認められた微小循環内白血球活性化反応の時点で、すでに抑制効果があることが明らかとなった。一方、本研究系においては、H.pyloriの感染初期の胃粘液層内での単一ビデオフレームごとの菌動態を解析し、鞭毛の回転とそれによる軌跡のシフトを示した。このビデオ画像は、世界初の本菌の初期感染動態画像となった。
以上のin vitro,in vivoの検討から、急性出血後の鉄過剰環境などにより誘発された酸化ストレスが、H.pylori感染胃粘膜における病態を規定することが明らかとなり、この機転を標的とした胃粘膜疾患治療の可能性を示唆した。

研究成果

• [文献書誌] Kitajima,M.,Suzuki,H. et al.: "A case of aortoduodenal fistula occurring after surgery and radiation for pancreatic cancer."Keio Journal of Medicine. 49. 35-44 (2000)
• [文献書誌] Suzuki,H.and Ishii,H.: "Role of apoptosis in Helicobacter pylori-associated gastric mucosal injury."Journal of Gastroenterology and Hepatology. 15(Suppl.1). D46-D54 (2000)
• [文献書誌] Suzuki,H. et al.: "Rat CXC chemokine GRO/CINC-1 paradoxically stimulates the growth of gastric epithelial cells."Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 14(Suppl.1). 94-100 (2000)
• [文献書誌] Yokoyama,T.,Suzuki,H. et al.: "Matrix metalloproteinase expression in cultured gastric wall fibroblasts interactions with Helicobacter pylori isolated from patients with ulcers."Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 14(Suppl.1). 193-198 (2000)
• [文献書誌] Suzuki,H.,Yamabe,K.,Ishii,H.: "Helicobacter pylori-current topics-."Asian Medical Journal. 43. 343-348 (2000)
• [文献書誌] Suzuki,H. et al.: "Polaprezinc attenuates the H.pylori-induced gastric mucosal leukocyte activation in Mongolian gerbils. - a study using intrvital videomicroscopy-"Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 15. (2001)
• [文献書誌] Suzuki,H. et al.: "Proceeding of 21st European Conference on Microcirculation"Fagrell,B.. 91-95 (2000)
• [文献書誌] Suzuki,H. et al.: "Gastroenterology and Hepatology : Millenium 2000"Asakura,H.. (2001)