Keap1-Nrf2系制御による肺気腫形成機序解明とCOPD新規治療戦略への応用

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K08660
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 浅井 一久 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 准教授 (10382053)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: COPD / タバコ / アイリシン / マイオカイン / バルドキソロンメチル / Nrf2

研究実績の概要

慢性閉塞性肺疾患（COPD）は末梢気道病変と気腫性病変が複合的に作用し、正常に復することのない気流閉塞を示す。今日のCOPD治療において、気腫性病変などの組織破壊・リモデリングの予防治療や再生治療は確立されていない。
我々は、タバコ煙曝露COPDモデルマウスを用いた運動の気腫化抑制実験において、マイオカインであるIrisin（アイリシン）を介してnuclear factor erythroid 2-related factor2 (Nrf2)の発現増強による気腫化抑制効果を見出している。また、我々の健常喫煙者コホートにおいて気腫化進行にNrf2遺伝子多型が関与する結果を得ており、Nrf2の発現増強・活性化がCOPDの気腫化抑制・再生の治療戦略となる可能性がある。
バルドキソロンメチルは、Nrf2を結合因子であるkeap1より解離させて、Nrf2活性化を促す。バルドキソロンメチルは、糖尿病性腎症患者を対象とした第2相臨床試験においてGFR（糸球体濾過量）の有意な改善と忍容性を示し、実臨床への導入が検討されている。
本研究の初年度である2019年度では、バルドキソロンメチルのkeap1への作用をタバコ煙曝露COPDモデルマウスでの気腫化抑制のターゲットとなる気道上皮を用いてin vitroで検討し、タバコ煙曝露COPDモデルマウスでのNrf2発現増強・活性化剤の気腫化抑制効果の評価ならびに機序を解明の前段階実験を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

バルドキソロンメチルは、Nrf2を結合因子であるkeap1より解離させて、Nrf2活性化を促すが、その作用により抗酸化作用、抗炎症作用を生じると考えられる。2019年度では、バルドキソロンメチルのkeap1への作用を気道上皮細胞株BEAS-2Bを用いて、in vitroで検討した。
具体的には、BEAS-2Bをサブマージで培養し、サブコンフルエント状態からタバコ煙抽出液（Cigarette smoke extract; CSE）にて刺激する際に、バルドキソロンメチルや他のNrf2活性化剤で前処置し、Nrf2の活性化を起こして、抗酸化能、抗炎症作用の発生機序を検討した。

今後の研究の推進方策

in vitroでの基礎実験の結果を参考に、引き続きタバコ煙曝露COPDモデルマウスでのNrf2発現増強・活性化剤の気腫化抑制効果の評価ならびに機序解明を目的としてin vivo実験に移っていく予定である。
具体的には、我々がすでに確立しているタバコ煙曝露COPDモデルマウス（C57BL/6マウス）を用い、タバコ煙発生装置(SG-300)を用いる。バルドキソロンや他のNrf2活性化剤の投与濃度等は2019年度の基礎実験で検討された濃度を準用する予定である。

次年度使用額が生じた理由

実験試薬等購入の物品費として助成金を使用したが、2621円の残余が生じた。2020年度の実験試薬等購入の物品費として2020年度分助成金と合わせて使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] A Polymorphism rs6726395 in Nrf2 Contributes to the Development of Emphysema-Associated Age in Smokers Without COPD. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugitani A, Asai K, Watanabe T, Suzumura T, Kojima K, Kubo H, Sato K, Ijiri N, Yamada K, Kimura T, Fukumoto S, Hirata K, Kawaguchi T.
  • 雑誌名: Lung 巻: 197 ページ: 559-564
  • DOI: 10.1007/s00408-019-00251-2.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isoflavone Aglycones Attenuate Cigarette Smoke-Induced Emphysema via Suppression of Neutrophilic Inflammation in a COPD Murine Model. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kojima K, Asai K, Kubo H, Sugitani A, Kyomoto Y, Okamoto A, Yamada K, Ijiri N, Watanabe T, Hirata K, Kawaguchi T.
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.3390/nu11092023.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Astaxanthin Suppresses Cigarette Smoke-Induced Emphysema through Nrf2 Activation in Mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubo H, Asai K, Kojima K, Sugitani A, Kyomoto Y, Okamoto A, Yamada K, Ijiri N, Watanabe T, Hirata K, Kawaguchi T.
  • 雑誌名: Marine Drugs 巻: 17 ページ: -
  • DOI: 10.3390/md17120673.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exercise Ameliorates Emphysema Of Cigarette Smoke-Induced COPD In Mice Through The Exercise-Irisin-Nrf2 Axis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubo H, Asai K, Kojima K, Sugitani A, Kyomoto Y, Okamoto A, Yamada K, Ijiri N, Watanabe T, Hirata K, Kawaguchi T.
  • 雑誌名: International Journal of COPD 巻: 14 ページ: 2507-2516
  • DOI: 10.2147/COPD.S226623.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Irisin secreted from muscle by exercise ameliorates emphysema of cigarette smoke-induced COPD in mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kubo, Kazuhisa Asai, Atsushi Miyamoto, Hideaki Kadotani, Naomi Maruyama, Kazuya Kojima, Arata Sugitani, Yohkoh Kyomoto, Atsuko Okamoto, Kazuhiro Yamada, Tetsuya Watanabe, Tomoya Kawaguchi, Kazuto Hirata
  • 学会等名: European Respiratory Society international Congress 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ISOFLAVONE AGLYCONES ATTENUATE CIGARETTE SMOKE-INDUCED EMPHYSEMA VIA SUPPRESSION OF NEUTROPHILIC INFLAMMATION IN A COPD MURINE MODEL (2019)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Kojima, Kazuhisa Asai, Hiroaki Kubo, Arata Sugitani, Yohkoh Kyomoto, Atsuko Okamoto, Kazuhiro Yamada, Naoki Ijiri, Tetsuya Watanabe, Kazuto Hirata, Tomoya Kawaguchi
  • 学会等名: The 24 th Congress of the Asian Pacific Society of Respirology
  • 国際学会