フリーラジカルに対する生体防御物質の開発研究

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16590090
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 創薬化学
• 研究機関: 独立行政法人放射線医学総合研究所
• 研究代表者: 伊古田 暢夫 独立行政法人放射線医学総合研究所, 特別上席研究員 (80159649)
• 研究分担者: 中西 郁夫 独立行政法人放射線医学総合研究所, 粒子線生物研究グループ, 主任研究員 (70356137)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: フリーラジカル / 活性酸素 / スーパーオキシド / 抗酸化剤 / 生体制御物質 / 放射線防護剤 / ビタミンE誘導体

研究概要

活性酸素のようなフリーラジカルは生体内で常に生成され、放射線や紫外線などの外的要因や、様々な内的要因によっても生成する。通常は、生体の制御システムによりそれらが消去されるが、消去が不充分だと種々の疾患が生じる。本研究では、種々のフリーラジカルの消去化合物を探索した。消去能はDMPOを用いるESR-スピントラッピング法などで評価した。また致死量の放射線に対する防護能を調べるためマウスに7-8Gyの放射線を照射して30日間の生存率を調べ防護能を調べた。
今回用いた抗酸化剤は、カテキンのようなポリフェノール誘導体や、ビタミンEやTMGのようなフェノール性化合物、システアミンやセレノメチオニンのようなチオール其を有する化合物である。スーパーオキシド消去活性ではTMGやカテキン類に強い消去作用が見られ、ヒドロキシルラジカル消去活性に関しては、TMGは、トロロックスより10倍強い消去能が認められた。フェノール性水酸基を持つ天然抗酸化物質のラジカル消去機構を調べ、カテキンはフリーラジカルへの電子移動を経由し、ビタミンEモデルでは、1段階の水素原子移動機構で進行することがわかった。活性酸素やフリーラジカルを消去して放射線防護作用を示すニトロキシルラジカルのペルオキシルラジカル消去機構を検討し、消去機構はペルオキシルラジカルからニトロキシルラジカルへの電子移動を経由することがわかった。このようにして得られた反応機構情報に基づき、平面型カテキン誘導体を合成した。電子供与性のアルキル基の導入は、電子移動の結果生成するカテキンラジカルカチオンを安定化するため、ラジカル消去反応が顕著に加速されると考えられる。実際、得られた平面型カテキン誘導体のフリーラジカル消去活性は、天然型カテキンに比べ5-10倍高かった。
放射線防護薬剤としてニトロキシド類(MC-, HM-PROXYL)、エダラボン、水溶性ビタミンEのTMG、ミネラル含有熱処理酵母、γ-トコフェロール-N,N-ジメチルグリシンエステル塩酸塩を用い、マウスのX線全身照射に対し、防護剤を腹腔内に投与し、30日間生存率を指標としてその防護能を評価した。その結果MC-PROXYL(450mg/kg、DRF=1.2)、エダラボン(450mg/kg、DRF=1.3)に照射前投与において顕著な防護効果があった。しかし、照射後投与においてはこれらの防護剤に有効性は見られなかった。TMG、および亜鉛、銅、セレン等の抗酸化ミネラル含有熱処理酵母、ならびに□-トコフェロール-N,N-ジメチルグリシンエステル塩酸塩は照射後投与においても効果があった。TMGは、650mg/Kg腹腔内照射直後投与の場合のDRFは1.2であった。亜鉛含有酵母を照射(7.5Gy)直後投与(腹腔内100mg/kg)すると、30日生存率は90%以上であり、スーパーオキシド消去活性は亜鉛含有酵母が最も高かった。スーパーオキシド消去活性が高い酵母が高い防御効果を示し、被ばくにより生じる酸化的ストレスの制御が重要と考えられる。γ-トコフェロール-N,N-ジメチルグリシンエステル塩酸塩を照射直後に投与100mg/Kgすると、30日生存率は98%であり、皮下注射においても効果があった。照射後投与で防護活性を示し、骨髄死の線量で有効なことから免疫活性の賦活化が考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Structural Basis for DNA-Cleaving Activity of Resveratrol in the Presence of Cu(II) (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Fukuhara, M.Nagakawa., I.Nakanishi, K.Ohkubo., K.Imai., S.Urano., S.Fukuzumi., T.Ozawa, N.Ikota, M.Mochizuki., N.Miyata., H.Okuda
  • 雑誌名: Bioorganic ＆ Medicinal Chemistry 14 ページ: 1437-1443
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Comparison of Stable Nitroxide, 3-Substituted 2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine-N-oxyls, with Respect to Protection from Radiation, Prevention of DNA Damage and Distribution in Mice (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Anzai, M.Ueno, A.Yoshida, M.Furuse, A.Winn, I.Nakanishi, T.Moritake, K.Takeshita, N.Ikota
  • 雑誌名: Free Radical Biology and Medicine 40 ページ: 1170-1178
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Planar Catechin Analogues with Alkyl Side Chains : A Potent Antioxidant and an alpha-Glucosidase Inhibitor (2006)
  • 著者名/発表者名: W.Hakamata., I.Nakanishi, Y.Masuda., T.Shimizu., H.Higuchi., Y.Nakamura., S.Saito., S.Urano., T.Oku., T.Ozawa, N.Ikota, N.Miyata, H.Okuda., K.Fukuhara.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 128 ページ: 6524-6525
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Drastic effect of several caffeic acid derivatives on the induction of heme oxygenase-1 expression revealed by quantitative real-time RT-PCR (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Suzuki, I.Tanaka, I.Nakanishi, A.Kurematsu, H.Yakumaru, N.Ikota, H.Ishihara
  • 雑誌名: BioFactors 28 ページ: 151-158
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structural Basis for DNA-Cleaving Activity of Resveratrol in the Presence of Cu(II) (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Fukuhara, M.Nagakawa, I.Nakanishi, K.Ohkubo, K.Imai, S.Urano, S.Fukuzumi, T.Ozawa, N.Ikota, M.Mochizuki, N.Miyata, H.Okuda
  • 雑誌名: Bioorganic ＆ Medicinal Chemistry 14(5) ページ: 1437-1443
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Planar Catechin Analogues with Alkyl Side Chains : A Potent Antioxidant and an alpha-Glucosidase Inhibitor (2006)
  • 著者名/発表者名: W.Hakamata, I.Nakanishi, Y.Masuda, T.Shimizu, H.Higuchi, Y.Nakamura, S.Saito, S.Urano, T.Oku, T.Ozawa, N.Ikota, N.Miyata, H.Okuda, K.Fukuhara
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 128 ページ: 6524-6525
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Drastic effect of several caffeic acid derivatives on the induction of heme oxygenase-1 expression revealed by quantitative real-time RT-PCR (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Suzuki, I.Tanaka, I.Nakanishi, A.Kurematsu, H.Yakumaru, N.lkota, H.Ishihara
  • 雑誌名: BioFactors 28 ページ: 151-158
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evaluation of distribution patterns for copper and zinc in metallothionein and superoxide dismutase in chronic liver diseases and hepatocellular carcinoma using high-performance liquid chromatography (HPLC) (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kubo., H.Fukuda., M.bara., N.kota, H.Saisho., H.Nakagawa, T.Ozawa, M.ukawa, K.Kato, Satou., T.Wtayo., H Skurai
  • 雑誌名: Biological and Pharmaceutical Bulletin 28 ページ: 1137-1141
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Quantitative measurements of oxidative stress in mouse skin induced by X-ray irradiation (2005)
  • 著者名/発表者名: C.Cuiping, R.Tanaka, Y.Okuda, N.Ikota, H.Yamamoto., S.Urano., T.Ozawa, K.Anzai
  • 雑誌名: Chemical ＆ Pharmaceutical Bulletin 53 ページ: 1411-1415
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] N-[18F]Fluoroethylpiperidin-4ylmethyl Acetate, a Novel Lipophilic Acetylcholine Analogue for PET Measurement of Brain Acetylcholinesterase Activity (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kikuchi, M.Zhang, N.Ikota, K.Fukushi, T.Okamura, K.Suzuki, Y.Arano, T.Irie
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 48 ページ: 2577-2583
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In-vivo PET imaging of inducible D2R reporter transgene expression using [11C]FLB 457 as reporter probe in living rats (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Winn, T.Okauchi, M.Satou, T.Saito, H.Nakagawa, H.Ishihara, N.Ikota, T.Suhara, K.Anzai
  • 雑誌名: Nuclear Medicine Communications 26 ページ: 259-268
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hydroxyl Radical Generation via Photoreduction of a Simple Pyridine N-Oxide by an NADH Analogue (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, C.Nishizawa, K.Ohkubo, K.Takeshita, K.Suzuki, T.Ozawa, S.Hecht., M.Tanno., S.Sueyoshi., N.Miyata., H.Okuda, S.Fukuzumi., N.Ikota, K.Fukuhara
  • 雑誌名: Organic ＆ Biomolecular Chemistry 3 ページ: 3263-3265
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electron-Transfer Mechanism in Radical-Scavenging Reactions by a Vitamin E Model in a Protic Medium (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, T.Kawashima, K.Ohkubo., H.Kanazawa., K.Inami., M.Mochizuki., K.Fukuhara., H.Okuda., T.Ozawa, S.Itoh., S.Fukuzumi., N.Ikota
  • 雑誌名: Organic ＆ Biomolecular Chemistry 3 ページ: 626-629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Biting reduces acute stress-induced oxidative stress in the rat hypothalamus (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Miyake., K.Sasaguri., N.Hori., H.Shoji., F.Yoshino., H.Miyazaki., K.Anzai, N.Ikota, T.Ozawa, M.Toyoda, S.Sato, M.Lee
  • 雑誌名: Redox Report 10 ページ: 19-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Evaluation of distribution patterns for copper and zinc in metallothionein and superoxide dismutase in chronic liver diseases and hepatocellular carcinoma using high-performance liquid chromatography (HPLC) (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kubo, H.Fukuda, M.bara, N.kota, H.Saisho, H.Nakagawa, T.Ozawa, M.ukawa, K.Kato, Satou.T.Wtayo., H.Skurai
  • 雑誌名: Biological and Pharmaceutical Bulletin 28(7) ページ: 1137-1141
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quantitative measurements of oxidative stress in mouse skin induced by X-ray irradiation (2005)
  • 著者名/発表者名: C.Cuiping, R.Tanaka, Y.Okuda, N.Ikota, H.Yamamoto, S.Urano, T.Ozawa, K.Anzai
  • 雑誌名: Chemical ＆ Pharmaceutical Bulletin 53(11) ページ: 1411-1415
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] N-[18F]Fluoroethylpiperidin-4ylmethyl Acetate, a Novel Lipophilic Acetylcholine Analogue for PET Measurement of Brain Acetylcholinesterase Activity (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Kikuchi, M.Zhang, N.Ikota, K.Fukushi, T.Okamura, K.Suzuki, Y.Arano, T.Irie
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 48(7) ページ: 2577-2583
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In-vivo PET imaging of inducible D2R reporter transgene expression using [11C]FLB 457 as reporter probe in living rats (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Winn, T.Okauchi, M.Satou, T.Saito, H.Nakagawa, H.Ishihara, N.Ikota, T.Suhara, K.Anzai
  • 雑誌名: Nuclear Medicine Communications 26(3) ページ: 259-268
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Hydroxyl Radical Generation via Photoreduction of a Simple Pyridine N-Oxide by an NADH Analogue (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, C.Ni shizawa, K.Ohkubo, K.Takeshita, K.Suzuki, T.Ozawa, S.Hecht, M.Tanno, S.Sueyoshi, N.Miyata, H.Okuda, S.Fukuzumi, N.Ikota, K.Fukuhara
  • 雑誌名: Organic ＆ Biomolecular Chemistry 3(18) ページ: 3263-3265
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electron-Transfer Mechanism in Radical-Scavenging Reactions by a Vitamin E Model in a Protic Medium (2005)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, T.Kawashima, K.Ohkubo, H.Kanazawa, K.Inami, M.Mochizuki, K.Fukuhara, H.Okuda, T.Ozawa, S.Itoh, S.Fukuzumi, N.Ikota
  • 雑誌名: Organic ＆ Biomolecular Chemistry 3(4) ページ: 626-629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Biting reduces acute stress-induced oxidative stress in the rat hypothalamus (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Miyake, K.Sasaguri, N.Hori, H.Shoji, F.Yoshino, H.Miyazaki, K.Anzai, N.Ikota, T.Ozawa, M.Toyoda, S.Sato, M.Lee
  • 雑誌名: Redox Report 10(1) ページ: 19-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] N-[18F]fluoroethylpiperidin-4-ylmethyl butyrate : a novel radiotracer for quantifying brain butyrylcholinesterase activity by positron emission tomography (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Kikuchi, M.Zhang, N.Ikota, K.Fukushi, T.Okamura, K.Suzuki, Y.Arano, T.Irie
  • 雑誌名: Bioorganic ＆ Medicinal Chemistry Letters 14 ページ: 1927-1930
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ternary Complexes from Cu(II)-Oligopeptide and N-Acetyl-Histidine, as Studied by Circular Dichroism Spectroscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Hanaki, J.Ueda, N.Ikota
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 77 ページ: 1475-1477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Stability of the Cu(II) Complexes of Tripeptodes, Cu(H_2L), in Dynamic Aspects; L=Tripeptides Composed of Various Combinations of alpha-, beta-, and gamma-Amino Acid Residues. Stopped-flow Kinetic Studies on the Reaction of Cu(H_2L) with Cysteine (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Hanaki, J.Ueda, N.Ikota
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 77 ページ: 1639-1645
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] EPR Study on Stable Magnesium Complexes of the Phenoxyl Radicals Derived from a Vitamin E Model and Its Deuterated Derivatives (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, S.Matsumoto, K.Ohkubo., K.Fukuhara., H.Okuda., K.Inami., M.Mochizuki., T.Ozawa, S.Itoh., S.Fukuzumi, N.Ikota
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 77 ページ: 1741-1744
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selective scavenging property of the indole moiety for the nitrating species of peroxynitrite (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, M.Takusagawa, H.Arima., K.Furukawa, T.Ozawa, N.Ikota, et al.
  • 雑誌名: Chemical ＆ Pharmaceutical Bulletin 52 ページ: 146-149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Planar Catechin Analogue Having a More Negative Oxidation Potential than (+)-Catechin as an Electron-Transfer Antioxidant against a Peroxyl Radical (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, K.Ohkubo, K.Miyazaki, W.Hakamata, S.Urano, T.Ozawa, H.Okuda, S.Fukuzumi, N.Ikota, K.Fukuhara
  • 雑誌名: Chemical Research in Toxicology 17 ページ: 26-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Water-Accelerated Radical-Scavenging Reaction of (+)-Catechin in an Aprotic Medium (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, T.Kawashima, K.Fukuhara., H.Kanazawa., H.Okuda., S.Fukuzumi., T.Ozawa, N.Ikota
  • 雑誌名: ITE Letters 5 ページ: 585-588
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In Vivo Radioprotection of Mice by 3-Methyl-1-phenyl-2-pyrazolin-5-one(Edaravone; Radicut), a Clinical Drug (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Anzai, M.Furuse, A.Yoshida, A.Matsuyama, T.Moritake, K.Tsuboi., N.Ikota
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 45 ページ: 319-323
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Reactive oxygen species scavenging ability of a new compound derived from weathered coal (2004)
  • 著者名/発表者名: J.Ueda, N.Ikota, T.Shinoduka., T.Yamaguchi
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part A, Molecular and Biomolecular Spectroscopy 60 ページ: 2487-2492
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ternary Complexes from Cu(II)-Oligopeptide and N-Acetyl-Histidine, as Studied by Circular Dichroism Spectroscopy (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Hanaki, J.Ueda, N.Ikota.
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 77(8) ページ: 1475-1477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Stability of the Cu(II) Complexes of Tripeptodes, Cu(H_2L), in Dynamic Aspects; L=Tripeptides Composed of Various Combinations of alpha-, beta-, and gamma-Amino Acid Residues. Stopped-flow Kinetic Studies on the Reaction of Cu(H 2L) with Cysteine, (2004)
  • 著者名/発表者名: A.Hanaki, J.Ueda, N.Ikota
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 77(9) ページ: 1639-1645
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] EPR Study on Stable Magnesium Complexes of the Phenoxyl Radicals Derived from a Vitamin E Model and Its Deuterated Derivatives (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, S.Matsumoto, K.Ohkubo., K.Fukuhara., H.Okuda., K.Inami., M.Mochizuki., T.Ozawa, S.Itoh., S.Fukuzumi, N.Ikota
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 77(9) ページ: 1741-1744
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Selective scavenging property of the indole moiety for the nitrating species of peroxynitrite (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Nakagawa, M.Takusagawa, H.Arima., K.Furukawa, T.Ozawa, N.Ikota, et al.
  • 雑誌名: Chemical ＆ Pharmaceutical Bulletin 52(1) ページ: 146-149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Planar Catechin Analogue Having a More Negative Oxidation Potential than (+)-Catechin as an Electron-Transfer Antioxidant against a Peroxyl Radical (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, K.Ohkubo, K.Miyazaki, W.Hakamata, S.Urano, T.Ozawa, H.Okuda, S.Fukuzumi, N.Ikota, K.Fukuhara
  • 雑誌名: Chemical Research in Toxicology 17(1) ページ: 26-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Water-Accelerated Radical-Scavenging Reaction of (+)-Catechin in an Aprotic Medium (2004)
  • 著者名/発表者名: I.Nakanishi, T.Kawashima, K.Fukuhara., H.Kanazawa., H.Okuda., S.Fukuzumi., T.Ozawa, N.Ikota
  • 雑誌名: ITE Letters on Batteries, New Technologies ＆Medicine 5(6) ページ: 585-588
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In Vivo Radioprotection of Mice by 3-Methyl-l- pheny1-2-pyrazolin-5-one(Edaravone; Radicut), a Clinical Drug (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Anzai, M.Furuse, A.Yoshida, A.Matsuyama, T.Moritake, K.Tsuboi., N.Ikota
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 45(2) ページ: 319-323
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Reactive oxygen species scavenging ability of a new compound derived from weathered coal (2004)
  • 著者名/発表者名: J.Ueda, N.Ikota, T.Shinoduka., T.Yamaguchi
  • 雑誌名: Spectrochimica Acta Part A, Molecular andBiomolecular Spectroscopy 60 ページ: 2487-2492
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [産業財産権] トコフェロールまたはトコトリエノール類のエステル誘導体を有効成分とする放射線防護剤 (2006)
  • 発明者名: 安西 和紀, 上野 恵美, 薬丸 晴子, 上田 順市, 明石 真言, 小林 静子, 高田 二郎, 伊古田 暢夫
  • 権利者名: 放医研
  • 産業財産権番号: 特許出願 特願2006-325408
  • 出願年月日: 2006-12-01
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 酵母を有効成分とする放射線防護剤 (2005)
  • 発明者名: 安西 和紀, 上野 恵美, 薬丸 晴子, 乳井 美奈子, 中西 郁夫, 鍵谷 勤, 伊古田 暢夫
  • 権利者名: 放医研
  • 産業財産権番号: 特許出願 特願2005-379185
  • 出願年月日: 2005-12-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より