Search

平成8年度第2回10月9日

東京女子医科大学学会第296回例会 平成5年11月11日 東京女子医科大学 中央校舎会議室

Main orthopedic diseases due to ageing are as follows: spinal osteoporosis, femoral neck fracture, cervical spondylosis, lumbar spondylosis combined with spinal canal stenosis. osteoarthritis of the knee, and periarthritis of the shoulder. Current trends in the treatment of these diseases are discussed in this paper. The training of the musculoskeletal system in daily life seems to be very important for prevention of various orthopedic diseases due to ageing.

加齢は様々な組織幹細胞の細胞老化を引き起こし,再生能を低下させることが知られている.そこでわれわれは,2歳から83歳までの心臓手術患者26名から得られたヒト心筋幹細胞を用いて,加齢がヒト心筋幹細胞の量と質に与える影響を検討した.まず心臓手術時に採取した右房組織の一部から,心筋幹細胞の一種であるCardiosphere-derived cell(CDC)を分離･培養した.そしてCDCの細胞老化とDNA障害の程度,および細胞機能(増殖能,成長因子発現量,血管新生能)について検討した.まず増殖能は年齢との間に明らかな関連はなく,全ての検体から実験に必要な十分量のCDCが培養可能であった.細胞老化のマーカーであるsenescence-associated β-galactosidase染色陽性率と,DNA障害のマーカーであるγH2AX陽性率については,65歳以上の患者由来CDCで高い傾向がみられた.しかし,心筋再生の主要なメカニズムであるパラクライン効果を担うVEGF,HGF,IGF-1,SDF-1,TGF-βの発現量は各検体で様々であり,加齢に伴う減少はみられなかった.In vitro血管新生アッセイにおいても,加齢による血管新生能低下はみられなかった.以上から,加齢がヒト心筋幹細胞の量と質に与える影響は,非常に限定的であることが明らかとなった.これは将来自家心筋幹細胞移植を臨床応用する際に,高齢心不全患者でも移植治療の適応となりうることを示す重要な結果である., Advanced age affects various tissue-specific stem cells and decreases their regenerative ability. We therefore examined whether aging affected the quantity and quality of cardiac stem cells using cells obtained from 26 patients of various ages(from 2 to 83 years old).We collected fresh right atria and cultured cardiosphere-derived cells(CDCs),which are a type of cardiac stem cell. Then we investigated growth rate, senescence, DNA damage, and the growth factor production of CDCs. All samples yielded a sufficient number of CDCs for experiments and the cellular growth rate was not obviously associated with age. The expression of senescence-associated β-galactosidase and the DNA damage marker, γH2AX, showed a slightly higher trend in CDCs from older patients(≥65 years).The expression of VEGF, HGF, IGF-1, SDF-1, and TGF-β varied among samples, and the expression of these beneficial factors did not decrease with age. An in vitro angiogenesis assay also showed that the angiogenic potency of CDCs was not impaired, even in those from older patients. Our data suggest that the impact of age on the quantity and quality of CDCs is quite limited. These findings have important clinical implications for autologous stem cell transplantation in elderly patients.

オートファジーは酵母から哺乳動物まで保存された細胞内分解機構であり、細胞内浄化、栄養素のリサイクルと恒常性の維持を担う。現在までに、老化がオートファジーの活性低下を引き起こすこと、一方で、オートファジーが抑制されると老化との関連性の高い退行性変化や疾患が引き起こされることが明らかにされている。さらに、薬理学的特性あるいは遺伝学的特性に基づいた延命治療はオートファジーを活性化すること、一方で、オートファジーが抑制されると延命効果が妨げられることが様々なモデル動物において分かっている。この総説では、オートファジーと老化の関連性に関する近年の知見ついて報告する。Autophagy is an intracellular degradation system conserved from yeast to mammals, which is responsible for intracellular clearance, recycling of nutrients, and maintenance of homeostasis. Aging is often associated with a reduced autophagic potential, whereas the inhibition of autophagy induces degenerative changes in mammalian tissues that resemble those associated with aging. Pharmacological or genetic manipulations that increase the life span of model organisms often stimulate autophagy, and its inhibition compromises the longevity-promoting effects of these treatments. In this review, we will discuss the relationship between autophagy and aging.

消化管は食べたものを消化し、栄養や水分を吸収する重要な器官であるが、さらに加えて、摂取した食物の情報を感知するとともに、その情報に応答する独自の神経系や免疫系を有している。摂取した食物の感知には自由神経終末だけでなく、消化管全体に散在する内分泌細胞が重要な役割を果たしていると考えられている。消化管内分泌細胞は、消化管の上皮に散在し、ペプチドホルモンを産生する細胞で、哺乳類から昆虫まで広く保存されている。産生されたホルモンは血液中へ送り出され、脳や他器官に作用する。ショウジョウバエを用いた研究では、中腸内分泌細胞には産生するホルモンの種類によってサブタイプが存在し、また中腸の領域によって発現が異なることが報告されている。しかし、領域特異的な発現をする各種の中腸ホルモンが腸自身や他器官や全身へどのように影響しているのか不明な点が多い。そこで我々は、これらの中腸ホルモンの組織老化や個体の寿命に対する影響について解析を試みた。本研究では、ショウジョウバエ成虫の中腸後方部において内分泌細胞の異なるサブタイプで産生されるAllatostatin-A(AstA)とDiuretic hormone 31(Dh31)の2つのペプチドホルモンに着目した。まず、両サブタイプの分布を観察したところ、両者の密度は中腸後方部内の前後軸に沿って逆勾配を作っていた。AstAをノックダウンした場合は、寿命が短命化し、その個体の中腸を解剖し観察してみると早期老化症状が観察された。一方、Dh31ノックダウンでは、個体の寿命が延び、中腸の老化も遅延した。また、これらのホルモンの受容体を中腸でノックダウンした場合には、組織老化については同様の表現型が見られたが、個体寿命については効果が得られなかった。従って、中腸への作用は直接的であり、寿命への効果は中腸の老化とは独立である。一方、中腸以外の老化への効果を調べた結果、雄の内部生殖器の一部である附属腺に対しては、Dh31をノックダウンした場合、中腸とは逆に老化の促進が観察された。このこと、ならびに他の結果も総合して、Dh31による組織老化制御はインスリンに依存しないと考えられる。以上の結果から、正常な中腸に対してAstAは、直接的に老化を抑えるホルモンで、反対にDh31は直接的に老化を促進するホルモンであることが示唆された。さらに、附属腺の老化が中腸での応答と異なることから、中腸ホルモンは、インスリンのように各組織の老化に対して一義的に機能するのではなく、組織特異的な効果を与える性質があると考えられる。以上から、中腸において産生細胞の局在性を異にする2種のホルモンが、拮抗的な性質を見せる機能＝寿命老化制御を組織特異的に果たしていることが明らかとなり、これはインスリンに代表されるような全身性の仕組みとは異なる、新しい寿命老化制御の仕組みであると考えられる。, application/pdf

1. はじめに 化学物質による毒性は、その生体内における代謝により大きく影響される。すなわち、化学物質は代謝されることにより、毒性が弱まる解毒、または毒性が強まる活性化を受ける。一方、肝臓に量的に最も多く存在し、基質特異性が低いために、多種類の化学物質の代謝に関与する酵素であるチトクロームP450（CYP）は、化学物質によりその活性が誘導または阻害されることがある。誘導または阻害されたCYPが他の化学物質の代謝に関与する場合には、その化学物質の毒性が影響を受ける代謝的薬物間相互作用が起こる可能性がある。したがって、化学物質の毒性評価においては、CYPを誘導または阻害する作用および代謝的薬物間相互作用を考慮した毒性学的評価が必要である。しかしながら、代謝的薬物間相互作用については、現在のところ画一的な評価方法は存在しないため、個々の化学物質について研究的に調べる必要がある。 本研究におけるメチル化-2-メルカプトベンズイミダゾールとは、2-メルカプトベンズイミダゾール（2-mercaptobenzimidazole、MBI）の4位または5位のメチル化誘導体である4-メチル-2-メルカプトベンズイミダゾール（4-methyle-2-mercaptobenzimidazole、4-MeMBI）および5-メチル-2-メルカプトベンズイミダゾール（5-methyle-2-mercaptobenzimidazole、5-MeMBI）である。工業的に用いられる4-MeMBIおよび5-MeMBIの1対1混合物を4(5)-MeMBIと略称し、これらのメチル化MBIを総称する場合はMethyl-MBIsと略称する。 4(5)-MeMBIおよびMBIはゴム老化防止剤などとして工業的に幅広く利用されており、生分解性の低い環境汚染物質として知られている。そのため、ヒトの健康への影響が懸念されることから、様々な毒性学的研究が行われている。 Methyl-MBIsおよびMBIは、そのチオウレア構造による強い甲状腺毒性を有することが、ラットを用いて明らかにされている。ラットを用いた反復および単回投与試験では4(5)-MeMBIの毒性はMBIよりも弱く、甲状腺毒性を示すペルオキシダーゼ阻害活性もまた、4-および5-MeMBIはMBIよりも弱かった。4-MeMBIは最も弱かった。甲状腺重量を指標とした毒性評価では5-MeMBI単独よりも混合物4(5)-MeMBIで弱い毒性を示し、混合物内の被験物質における相互作用により毒性が減弱した可能性が示唆された。一方、肝肥大を指標とした肝毒性については4-MeMBIまたは5-MeMBIと4(5)-MeMBIとの間に差は認められず、肝臓における作用が関与するものと考えられた。反復投与による肝CYPの活性およびタンパク量への影響を調べた報告では、4-MeMBIはCYP1Aを、5-MeMBIはCYP2Bをそれぞれ強く誘導したが、4(5)-MeMBIでは4-MeMBIと5-MeMBIとによる相加作用は認められなかった。これらの報告から、4(5)-MeMBIの相対的に低い毒性は、4-MeMBIと5-MeMBIとのCYP誘導または阻害を介した代謝的薬物間相互作用によると考えられているものの、現在のところ画一的な評価方法は存在しないため、個々の化学物質について研究的に調べる必要がある。 本研究では、4-MeMBIおよび5-MeMBIによる代謝的薬物間相互作用を明らかにすることを目的とした。ウサギ角膜由来細胞株SIRC細胞を用いてMethyl-MBIsおよびMBIの細胞毒性を調べた。続いて、ラット肝ミクロゾーム、ラットおよびヒト初代培養肝細胞を用いたin vitro実験系により、4-MeMBIおよび5-MeMBIについて、CYPによる代謝、CYPの誘導を調べた。これらのin vitro実験系では、in vivo実験に比べて、解析および評価が容易な結果が得られることが期待される。2．ウサギ角膜由来細胞株SIRC細胞におけるMBI、4-MeMBI、5-MeMBIおよび4(5)-MeMBIの細胞毒性 SIRC細胞におけるMBI、4-MeMBI、5-MeMBIおよび4(5)-MeMBIの細胞毒性をクリスタル・バイオレット染色性試験により検討した。細胞生存率から半数致死濃度（LC50）を算出した結果、細胞毒性の強度は5-MeMBI ≧ 4-MeMBI ≧ 4(5)-MeMBI ＞ MBIであることを明らかにした。Methyl-MBIsは類似した細胞毒性を示し、MBIよりも強い細胞毒性を示したことから、ベンゼン環にメチル基が存在するとMBI誘導体の細胞毒性が高まることを示唆している。さらに、SIRC細胞は薬物代謝酵素活性が低いことから、in vivoにおけるMethyl-MBIsの低い甲状腺毒性および肝毒性は薬物代謝酵素の誘導によるものであるという仮説を支持した。（Kuroda Y*, Miyajima A*, Sakemi-Hoshikawa K, Usami M, Mitsunaga K, Ohno Y, Sunouchi M. In vitro cytotoxicity of the thyrotoxic and hepatotoxic rubber antioxidant 2-mercaptobenzimidazole and its 4- or 5-methyl derivatives in rabbit corneal cells. Fundamental Toxicological Sciences. 2020, * These authors equally contributed to this work.）3．ラット肝における4-MeMBI、5-MeMBIおよびMBIの代謝 ラット肝ミクロゾームにおける4-MeMBI、5-MeMBIおよびMBIについて、CYPによる代謝量をHPLC法により調べた。その結果、4-MeMBI、5-MeMBIおよびMBIは、時間依存的にCYPにより代謝されることが明らかになった。CYP1A誘導剤β-ナフトフラボン、CYP2B 誘導剤フェノバルビタールおよびCYP2E誘導剤イソニアジド処理した肝ミクロゾームを用いた実験から、4-MeMBIおよび5-MeMBIの代謝には、CYPs 1Aおよび2Bが関与し、いずれもCYP2Bにより依存的であることが明らかになった。以上の結果および報告されているin vivo実験の結果から、4(5)-MeMBIの代謝においては、4-MeMBIにより誘導されたCYP1Aおよび5-MeMBIにより誘導されたCYP2Bにより、5-MeMBIおよび4-MeMBIのそれぞれが効率的に代謝される、代謝的薬物間相互作用が示唆された。（Miyajima A*, Kuroda Y*, Sakemi-Hoshikawa K, Usami M, Mitsunaga K, Irie T, Ohno Y, Sunouchi M. In vitro metabolism of 4-methyl- and 5-methyl-2-mercaptobenzimidazole, thyrotoxic and hepatotoxic rubber antioxidants, in rat liver microsomes. Fundamental Toxicological Sciences. 2018, * These authors equally contributed to this work.）4．ラットおよびヒト初代培養肝細胞における4-MeMBI、5-MeMBIおよびMBIのCYP活性に及ぼす影響 CYPの誘導による4(5)-MeMBIにおける代謝的薬物間相互作用をさらに調べるために、ラット初代培養肝細胞およびヒト初代培養肝細胞を用いてCYPの誘導を調べた。CYPとしてin vivo実験で誘導が確認されていないが肝における発現量が多く代謝的薬物間相互作用にしばしば関与することが知られているCYP3A2/4、およびin vivo実験で4-MeMBIによる強い誘導が認められるCYP1A1/2を選択した。ラットまたはヒトの肝細胞を4-MeMBI、5-MeMBIまたはMBIの存在下で48または96時間培養し、HPLC法を用いてtestosteroneの6β-ハイドロキシ化の測定によるCYP3A2/4活性、および7-ethoxyresorufinのO-脱エチル化の測定によるCYP1A1/2活性を調べた。 ラット肝細胞では、4-MeMBIおよび5-MeMBIはCYP3A2を阻害したが、4-MeMBIがCYP1A1/2を強く誘導した。MBIはCYP3A2を強く阻害し、CYP1A1/2を弱く阻害した。これらの結果には、報告されているin vivoの実験結果とは矛盾が認められず、4(5)-MeMBIの毒性に関する代謝的薬物間相互作用には、4-MeMBIおよび5-MeMBIを代謝するCYP1A1/2の4-MeMBIによる誘導が重要であると考えられた。 ヒト肝細胞では、ドナーに依存して、4-MeMBIおよび5-MeMBIによるCYP1AおよびCYP3A4の弱い誘導が認められた。これらの結果から、ヒトにおいては4(5)-MeMBIの毒性に関する代謝的薬物間相互作用が起きる可能性は低いことが示唆された。（Miyajima A *, Kuroda Y *, Sakemi-Hoshikawa K, Usami M, Mitsunaga K, Irie T, Ohno Y, Sunouchi M. Inhibitory and inductive effects of 4- or 5-methyl-2-mercaptobenzimidazole, thyrotoxic and hepatotoxic rubber antioxidants, on several forms of cytochrome P450 in primary cultured rat and human hepatocytes. Toxicology Reports. 2020. * These authors equally contributed to this work.）5．ラット肝細胞における4-MeMBIおよび5-MeMBIのCYP mRNA誘導作用 mRNAレベルでCYP誘導効果を検討するために、4-MeMBIおよび5-MeMBIを8日間連続経口投与したラットにおけるCYP mRNAの変化率をCompetitive RT-PCR法を用いて調べた。その結果、4-MeMBIおよび5-MeMBIはCYPs 1A2、2B2、2C11、2E1および3A2のmRNA発現を誘導した。特にCYP1A2の誘導が大きく、4-MeMBIによる誘導量は5-MeMBIによる誘導量の８倍高かった。逆に、CYP2B2の誘導量は、5-MeMBIが4-MeMBIの２倍高かった。これらの結果から、in vivo実験およびin vitro実験における、CYPの活性増加は、mRNAのレベルでの発現誘導によると考えられた。（Yukie Kuroda*, Atsuko Miyajima*, Kazue Sakemi-Hoshikawa, Makoto Usami, Katsuyoshi Mitsunaga, Yasuo Ohno, and Momoko Sunouchi. Inducibility of cytochrome P450 (CYP) mRNAs by 4- or 5-methyl-2-mercaptobenzimidazole in the rat liver after repeated oral administration. ResearchGate. 2020. * These authors equally contributed to this work.）6．総括 本研究では、in vitro実験系を用いて、4-MeMBIおよび5-MeMBIの細胞毒性、肝CYPによる代謝、そして肝CYPの誘導を調べた。その結果、4-MeMBI、5-MeMBIおよびMBIの細胞毒性の強さはMethyl-MBIs ＞ MBIだった。これはin vivoで報告されている毒性とは逆だった。4-MeMBIおよび5-MeMBIは、CYPs 1Aおよび2Bにより代謝されること、CYP1A活性を誘導することを示した。さらに、4-MeMBIおよび5-MeMBIによるCYPsの活性誘導はmRNAレベルでの発現誘導であることを示した。これらの結果から、4-MeMBIおよび5-MeMBIは、混合物4(5)-MeMBIとして用いられた場合に、肝CYPの発現誘導によりお互いの代謝を促進することにより甲状腺毒性および肝毒性を弱める、という代謝的薬物間相互作用を起こすと考えられた。これは、強い毒性を持つ化学物質を混合物として用いた場合には、代謝的薬物間相互作用により毒性を弱める、という有用な現象である。, 1.IntroductionThe toxicity of chemical substances is greatly affected by their metabolism in the body. That is, chemical substances undergo detoxification, which weakens their toxicity, or activation, which increases their toxicity, when they are metabolized. On the other hand, cytochrome P450 (CYP), the enzyme that is quantitatively most abundant in the liver and is involved in the metabolism of many kinds of chemicals due to its low substrate specificity, can be induced or inhibited by chemicals. If the induced or inhibited CYPs are involved in the metabolism of other chemicals, a metabolic drug-drug interaction may occur in which the toxicity of the chemicals are affected. Therefore, toxicological evaluation of chemical substances should consider the effects of inducing or inhibiting CYPs and metabolic drug-drug interactions. However, currently there is no uniform method for evaluating metabolic drug-drug interactions, it is necessary to study each chemical substance individually.Methylated-2-mercaptobenzimidazole in this study refers to 4-methyl-2-mercaptobenzimidazole (4-methyle-2-mercaptobenzimidazole, 4-MeMBI) and 5-methyl-2-mercaptobenzimidazole (5-methyle-2-mercaptobenzimidazole, 5-MeMBI), which are methylated derivatives of 2-mercaptobenzimidazole (2-mercaptobenzimidazole, MBI) at position 4 or 5. The industrially used 1:1 mixture of 4-MeMBI and 5-MeMBI is abbreviated as 4(5)-MeMBI, and when these methylated MBIs are collectively referred to as Methyl-MBIs.4(5)-MeMBI and MBI are widely used industrially as anti-aging agents for rubber and are known to be environmental pollutants with low biodegradability. Therefore, various toxicological studies have been carried out due to concerns about their effects on human health.By using rats, Methyl-MBIs and MBIs have been shown to have strong thyroid toxicity due to their thiourea structure. In repeated and single-dose oral administration studies in rats, the toxicity of 4(5)-MeMBI was weaker than that of MBI, and the peroxidase inhibitory activity, which indicates thyroid toxicity, was also weaker for 4- and 5-MeMBI than for MBI. 4-MeMBI was the weakest in these. Toxicity test using thyroid weight as an indicator showed weaker toxicity with the mixture 4(5)-MeMBI than with 5-MeMBI alone, suggesting that the toxicity may have been attenuated by the interaction of the test compounds in the mixture. On the other hand, no difference was observed between 4-MeMBI or 5-MeMBI and 4(5)-MeMBI in hepatotoxicity as an indicator of hepatomegaly, which was thought to be related to their effects in the liver. In a report on the effects of repeated administration on the activity and protein levels of hepatic CYPs, 4-MeMBI and 5-MeMBI strongly induced CYP1A and CYP2B, respectively, but 4(5)-MeMBI had no additive effects on 4-MeMBI and 5-MeMBI. Although these reports suggest that the relatively low toxicity of 4(5)-MeMBI is due to metabolic drug-drug interactions between 4-MeMBI and 5-MeMBI via CYP induction or inhibition, there is currently no uniform method of evaluation, so individual chemicals need to be studied. In this study, we aimed to clarify the metabolic drug-drug interactions induced by 4-MeMBI and 5-MeMBI. We investigated the cytotoxicity of Methyl-MBIs and MBIs using the rabbit cornea-derived cell line SIRC cells. Then, metabolism by CYPs and induction of CYPs were examined for 4-MeMBI and 5-MeMBI by in vitro assays using rat liver microsomes and primary cultured rat and human hepatocytes. These in vitro assays are expected to provide results that are easier to analyze and evaluate than in vivo tests.2.Cytotoxicity of 4-methyl- and 5-methyl-2-mercaptobenzimidazole in SIRC cellsThe cytotoxicity of MBI and Methyl-MBIs in SIRC were detected by the crystal violet staining assay. The half lethal concentration (LC50) was calculated from cell viability, and the intensity of cytotoxicity was found to be 5-MeMBI ≥ 4-MeMBI ≥ 4(5)-MeMBI > MBI. Methyl-MBIs showed similar cytotoxicity and were more potent than MBIs, suggesting that the presence of a methyl group on the benzene ring increases the cytotoxicity of MBI derivatives. In addition, SIRC cells have low drug-metabolizing enzyme activity, supporting the hypothesis that the low thyroid toxicity and hepatotoxicity of Methyl-MBIs in vivo are due to the induction of drug-metabolizing enzymes.3.Metabolism of 4-MeMBI, 5-MeMBI and MBI in rat liverThe metabolism of 4-MeMBI, 5-MeMBI, and MBI by CYP in rat liver microsomes was investigated by HPLC method. The results showed that 4-MeMBI, 5-MeMBI, and MBI were metabolized by CYPs in a time-dependent manner. From the metabolic assay using liver microsomes treated with β-naphthoflavone, a CYP1A inducer, phenobarbital, a CYP2B inducer, and isoniazid, a CYP2E inducer, showed that 4-MeMBI and 5-MeMBI were metabolized by CYPs-dependent manner. CYPs 1A and 2B were involved in the metabolism of 4-MBI and 5-MeMBI, and both were more dependent on CYP2B. These results and the results of reported in vivo experiments suggest a metabolic drug-drug interaction in the metabolism of 4(5)-MeMBI, in which 5-MeMBI and 4-MeMBI are efficiently metabolized by CYP1A induced by 4-MeMBI and CYP2B induced by 5-MeMBI, respectively. 4.Effect of 4-MeMBI, 5-MeMBI and MBI on CYP activity in rats and human primary cultured hepatocytesTo further investigate the metabolic drug-drug interactions in 4(5)-MeMBI by induction of CYPs, we evaluated the induction of CYPs in primary cultured rat and human hepatocytes. As selected CYPs of CYP3A2/4 induction has not been confirmed in vivo tests but is known to be frequently involved in metabolic drug-drug interactions, and that of CYP1A1/2, which were strongly induced by 4-MeMBI in in vivo tests. Rat or human hepatocytes were cultured for 48 or 96 hours in the presence of 4-MeMBI, 5-MeMBI, or MBI. And then, the activity of CYP3A2/4 activity was determined by measuring 6β-hydroxylation of testosterone and that of CYP1A by CYP1A1/2 activity by measuring O-deethylation of 7-ethoxyresorufin using the HPLC method.In rat hepatocytes, 4-MeMBI and 5-MeMBI inhibited CYP3A2, while 4-MeMBI strongly induced CYP1A1/2. MBI strongly inhibited CYP3A2 and weakly inhibited CYP1A1/2. These results were consistent with the reported in vivo tests results, suggesting that the induction by 4-MeMBI of CYP1A1/2, which metabolizes 4-MeMBI and 5-MeMBI, is important for the metabolic drug-drug interaction regarding the toxicity of 4(5)-MeMBI.In human hepatocytes, weak induction of CYP1A and CYP3A4 by 4-MeMBI and 5-MeMBI was observed in a donor-dependent manner. These results suggest that metabolic drug-drug interactions related to the toxicity of 4(5)-MeMBI are unlikely to occur in humans.5.Induction of CYPs mRNA by 4-MeMBI and 5-MeMBI in rat hepatocytes (additional data)To investigate the effect of CYPs induction at the mRNA level, the rate of change of CYPs mRNA in rat’s oral administration with 4-MeMBI and 5-MeMBI for 8 consecutive days was evaluated using the Competitive RT-PCR. The results showed that 4-MeMBI and 5-MeMBI induced the mRNA expression of CYPs 1A2, 2B2, 2C11, 2E1, and 3A2. The induction of CYP1A2 was particularly large, and the amount of induction by 4-MeMBI was eight times higher than that by 5-MeMBI. Conversely, the induction of CYP2B2 by 5-MeMBI was 2-fold higher than that by 4-MeMBI. These results suggest that the increased activity of CYPs in in vivo and in vitro experiments is due to the induction of expression at the mRNA level.6.ConclusionIn this study, we investigated the cytotoxicity of 4-MeMBI and 5-MeMBI, their metabolism by CYPs, and their induction of CYPs in liver using in vitro assays. The results showed that the strength of cytotoxicity of 4-MeMBI, 5-MeMBI and MBI was Methyl-MBIs > MBI which is opposite to the toxicity reported in vivo. 4-MeMBI and 5-MeMBI were shown to be metabolized by CYPs 1A and 2B and to induce CYP1A activity. Furthermore, we showed that the induction of CYPs activity by 4-MeMBI and 5-MeMBI was the mRNA level. These results suggest that 4-MeMBI and 5-MeMBI, when used as a mixture 4(5)-MeMBI, cause a metabolic drug-drug interaction that weakens thyroid toxicity and hepatotoxicity by promoting each other's metabolism through induction of CYPs. This is a useful phenomenon in that when highly toxic chemicals are used as a mixture, the toxicity is weakened by the metabolic drug-drug interaction of these chemicals.

[要旨]加齢に伴い, 骨量が減少し骨髄脂肪が増加することが知られている．この原因として，細胞老化が骨芽細胞への分化を抑制し，脂肪細胞への分化を促進するためであると考えられている．しかし，細胞老化が間葉系間質細胞の骨芽細胞への分化を抑制する機構は，十分に解明されていない．我々は骨髄間質系株化細胞であるST2細胞の骨芽細胞分化に及ぼす細胞老化の影響を検討した．ST2細胞を55回以上継代し，細胞老化を誘導した．この継代数55回以上 (late passage) のST2細胞の性質を継代数8回以下 (early passage) の ST2細胞と比較した．Late passage ST2細胞はearly passage ST2細胞と比較し，顕著な細胞増殖の低下を示した．また，老化マーカーであるSenescent-Associated β-Gal (SA-β-Gal) 染色陽性を示した．リアルタイムPCR解析の結果late passage ST2細胞は老化マーカーp16 mRNA，p21 mRNAの発現が増加し，Lamin B1 mRNAの発現が減少した．これらの結果からlate passage ST2細胞は細胞老化を呈することが示唆された．次に，ST2細胞を石灰化誘導培地で培養すると，late passage ST2細胞は石灰化不全を示した．Early passage ST2細胞をWnt3aで刺激するとアルカリホスファターゼ活性が誘導された．一方，late passage ST2の培養では，Wnt3aによるアルカリホスファターゼ活性の誘導が低下した．Wnt3a誘導性が減少する原因を検討するためにWnt/β-カテニンシグナル阻害因子の遺伝子発現を調べるとlate passage ST2細胞においてDkk1 mRNAの発現が上昇した．CHIR99021を用い，Wnt/β-カテニンシグナルを活性化させると継代数にかかわらずアルカリホスファターゼ陽性細胞が増加した．late passage ST2細胞へsi-Dkk1を導入するとDkk1 mRNAの発現量が減少しWnt3aへの感受性が改善された．他の老化誘導方法 (p16あるいはH-Ras G12Vの過剰発現) を行ったST2細胞において老化マーカーやDkk1 mRNA発現の上昇が確認できた．また，p16やH-Ras G12Vの過剰発現による細胞老化誘導されたST2細胞においてWnt3aによるアルカリホスファターゼ活性の誘導は低下した．以上の結果から細胞老化を誘導されたST2細胞はDkk1の発現が上昇し，Wnt誘導性のアルカリホスファターゼの発現が低下することで骨芽細胞への分化が抑制される可能性が示唆された．, 2022

[要旨]現在,我が国は超高齢社会であり,高齢者の健康寿命をいかに延長できるか問題となっており,生物学的老化メカニズムの解明が最重要課題となっている.加齢は心臓血管疾患(Cardiovascular Disease:CVD)に対する最も有力な危険因子であるが,その原因疾患である動脈硬化症と加齢を結びつけるメカニズムはまだ十分に解明されていない.また,加齢は歯周病の発症と進行においても関与することが報告されている.本研究は,歯周病から動脈硬化症を悪化させる機序に細胞老化が関与していると仮定し,細胞老化を起こした状態で歯周病由来の炎症性刺激に曝露させることで,老化の関与を解明することを目的とした.ヒト大動脈血管内皮細胞(Human Aortic Endothelial Cells:HAECs)を継代培養することで細胞老化を誘導し,歯周病原菌であるPorphyromonas gingivalis菌由来のLPSを添加して,老化関連疾患である歯周病と動脈硬化症の基盤病態に関与する因子の発現量をreal-timePCR法及びELISA法にて検討した.その結果,IL-6,HGF,HMGB1,IL-8,CXCL5,MMP-2の産生量が有意に増加した.一方,IL-1β,TNF-α,VEGF,IL-17,MMP-3,MMP-9,MMP-12の産生量に明らかな差は認められなかった.以上の結果から,歯周病と動脈硬化症の基盤病態においては,老化を起こした細胞に歯周病由来の炎症性刺激が加わることによって放出される様々なSASP因子が関与し,SASPによって引き起こされる生物学的老化が両疾患を悪化させる機序において重要な役割を果たす可能性が示唆された.本研究のさらなる発展は,老化関連疾患に対する新たな治療方法を確立できる可能性を秘めていると考えられる., 2021

国は地域包括ケアシステムの推進として，高齢者と障害児者が同一事業所でサービスを受けやすくするため，介護保険と障害福祉制度に新たに共生型サービスを位置づけている。さらに人生の最期まで切れ目なく総合的にケアを提供するためには，各世代の加齢についての理解が必要であろう。介護福祉教育の中で，加齢と老化について教育内容の現状を把握し，考察することは，今後の幼児，高齢者， 高齢障害者を総合的にケアする共生型ケアを担う人材の教育を考える上でも重要であると考える。また，現状の教育内容は，高齢者の加齢に伴う老化に焦点をあてており，障害者が高齢化していく過程についての教育が十分であるとはいえない。これからの共生型ケアを担う人材には，加齢と老化していく過程についての十分な理解と各世代の加齢に応じた変化に，個別に対応できるような教育の内容が介護福祉教育には求められているといえる。

細胞老化とは強いDNA損傷を被った細胞で生体防御機構として作動する不可逆的細胞増殖停止状態である．しかし, 細胞老化を起こしても, 細胞の代謝自体は活発であり, 長く生存し続ける場合がある．そのような老化細胞から多くの分泌タンパク質が産生される現象が発見され, 細胞老化随伴分泌現象(senescence-associated secretory phenotype; SASP)と呼ばれている．生体においては, SASP因子が組織修復などの生理作用に関係する一方で, 組織微小環境では, がんの進展などの様々な不利益な病態を引き起こすこともわかってきた．また, 自然免疫のマシナリーを介するSASPの誘導機構も近年明らかになりつつある．今後, SASPの分子機構の詳細を明らかにし, 制御することで, がんや老化関連疾患の予防, ひいては健康長寿の実現につながる可能性がある．

免疫系の中心を担うＴ細胞は、加齢や疾患に伴って機能不全（老化・疲弊）に陥ることが知られている。本研究では、次世代シーケンサーやバイオインフォマティクス等の先進技術を用いて、このメカニズムに関する解析を行った。その結果、抗腫瘍免疫を担うＣＤ８陽性T細胞が腫瘍内で疲弊化することに関わる遺伝子の候補を１つ発見することができた。 It has been widely recognized that T cells, which play a central role in the immune system, become dysfunctional with aging and diseases (termed "senescence" and "exhaustion", respectively). In this study, we analyzed this mechanism using advanced technologies such as next-generation sequencers and bioinformatics. As a result, we found one candidate gene that is involved in exhaustion of CD8-positive T cells, which are responsible for anti-tumor immunity, in tumors., 研究種目 : 研究活動スタート支援 研究期間 : 2019～2020 課題番号 : 19K23850 研究分野 : 腫瘍微小環境

nicotinamide mononucleotide(NMN)を老化マウスおよびラットに投与することでどのような効果が得られるかの検討を行った。結果として、①好中球の個々の動きを把握できるデバイスを用いて遊走能が改善すること②盲腸結紮による敗血症ストレスに対する生存率が改善すること③臓器障害が改善すること④最後に好中球内の代謝状況を確認するためにメタボローム解析を施行し、好中球内のエネルギーの状態が改善している事を明らかにした。 We investigated the effects of administration of nicotinamide mononucleotide (NMN) to aged mice and rats. As a result, (1) improvement of migration ability using a device that can measure individual migration of neutrophils (2) improvement of survival rate against septic event of cecal ligation (3) improvement of organ damage (4) to confirm the metabolic status of the neutrophils, a metabolome analysis was performed and it was revealed that the energy status in the neutrophils was improved., 研究種目 : 若手研究 研究期間 : 2019～2020 課題番号 : 19K18363 研究分野 : 救急医学

哺乳類成体脳における神経新生は加齢とともに低下する。我々はp38 MAPキナーゼの加齢に伴う神経幹/前駆細胞(NSPCs)における発現低下が、その低下の大きな要因であることを発見した。NSPCsにおけるp38ファミリーの主アイソザイムであるp38alphaを欠損させると、幹細胞ではなく、前駆細胞(NPCs)の増殖が特異的に低下した一方、老化したNSPCsに強制発現させると、低下したNPCsの増殖と神経新生が回復した。また、p38はWntシグナルのアンタゴニストの発現抑制に必要であることも発見し、これらの遺伝子のノックダウンを老化マウスNSPCsで行うとNPCsの増殖が促進された。 Adult neurogenesis in mammalian brain declines with aging. We identify p38 MAP-Kinase as a key factor in the proliferation of neural progenitor cells (NPCs) but not stem cells in adult neurogenic niches. p38 expression in adult NSPCs is downregulated during aging. Deletion of p38alpha which is a major isozyme of p38 family in NSPCs reduces the proliferation of NPCs but not stem cells. Conversely, forced expression of p38alpha in NSPCs in the aged SVZ restores NPC proliferation and neurogenesis. We also found that p38 is necessary for suppressing the expression of Dickkopf-1(DKK1) and secreted frizzled-related protein 3(SFRP3) which are antagonists of the Wnt signaling. Moreover, the knockdown of either Dkk1 or Sfrp3 facilitates proliferation of NPCs in aged mouse SVZ. Age-related reduction in p38 thus leads to decreased adult neurogenesis via downregulation of Wnt signaling., 研究種目 : 基盤研究 (C) (一般) 研究期間 : 2018～2020 課題番号 : 18K06469 研究分野 : 神経発生

加齢性骨格筋萎縮の予防は健康寿命の伸長のために重要です。我々は、従来、血圧調節分子として知られていたプロレニン受容体PRRが、老化と関連が深いWnt-βカテニンシグナルやYAPシグナルを活性化することで加齢性骨格筋萎縮の病態形成に関与することを明らかにしました。PRR-Wntシグナルの活性化は、筋線維の早熟分化を誘導し、筋芽細胞の融合を阻害することで、結果的に筋線維、特に速筋線維の萎縮を起こします。PRR中和抗体、Wnt阻害薬、YAP阻害薬はそれぞれ筋萎縮を抑制する効果を示し、加齢性骨格筋萎縮の治療薬になる可能性を示しました。 Prevention of age-related skeletal muscle atrophy, so called sarcopenia, is important for extending healthy life expectancy. We revealed that the prorenin receptor PRR, which was conventionally known as a blood pressure regulator, was involved in the pathogenesis of sarcopenia by activating Wnt-β-catenin signaling , which are closely related to aging, and YAP signaling. Activation of the PRR-Wnt signaling axis induced premature differentiation of muscle cells to inhibit myoblast fusion, resulting in the atrophy of muscle fibers, especially fast fibers. PRR-neutralizing antibodies, Wnt inhibitors, and YAP inhibitors each exhibited the effect of restoring muscle atrophy, and showed the potential to be a therapeutic drug for sarcopenia., 研究種目 : 基盤研究 (C) (一般) 研究期間 : 2018～2020 課題番号 : 18K07423 研究分野 : 循環器内科学