11 号（11 月）2022〕

トピックス

477

トピックス

毒性終末糖化産物（TAGE）による中枢神経軸索形成阻害に対するピリドキサミンの抑制効果,QKLELWRU\H൵HFWVRIS\ULGR[DPLQHDJDLQVWWR[LFDGYDQFHGJO\FDWLRQHQGSURGXFWV
7$*( LQGXFHGD[RQDOGHJHQHUDWLRQ

我が国は超高齢社会を迎えており，それに伴い認知あることは多く報告されている 11）12）．我々はそれを毒性症患者数は急増している．特に認知症の半数以上を占終末糖化産物（toxic AGEs，TAGEs）と命名した 13）14）．興めるアルツハイマー病（Alzheimer's disease，AD）患者

味深いことに，AD 患者死後脳の海馬神経細胞におけ数は急増の一途を辿っている．AD の病因として，細胞外において老人斑が形成される ȕ アミロイド仮説，

る TAGE の免疫染色では，細胞内に強い陽性像が認め細胞内において神経原線維変化が引き起こされるタウ

SY5Y 細胞に GA を処理するとタンパク質の TAGE 化が仮説の 2 つの仮説が提唱されている．現在の医療にお認められると共に細胞障害性を示すことを報告した 16）．
またその際，アミロイド ȕ の増加やタウのリン酸化といて，薬物治療などにより，認知機能障害を一時的に改善する対症療法は存在するものの，アミロイド ȕ のられている 15）．我々は，ヒト神経芽細胞腫である SH-いった AD 様の変化が認められた．一方，GA によっ蓄積による老人斑の形成や，タウタンパク質のリン酸て TAGE 化されるタンパク質は不明であった．そこで化による神経原線維変化を標的とした根本的な治療法

我々は，TAGE 化標的タンパク質の同定を目的として，は 存 在 し な い． 一 方，2 型 糖 尿 病（Type 2 diabetes

GA 処理した SH-SY5Y 細胞から抽出したタンパク質をmellitus，T2DM）は AD 発症のリスク因子のひとつとし二次元電気泳動により展開し，特異的な抗体を用いてて知られており 1）2），T2DM 患者での糖代謝異常は，TAGE 化タンパク質を探索した．その後，飛行時間型

AD 発症リスクの上昇を引き起こすとされている 3）．実質量分析装置を用いたアミノ酸配列の解析により，TAGE 化 さ れ る 標 的 タ ン パ ク 質 の ひ と つ が ヒ ト ȕ-

際，健常人と比較して T2DM 患者では，AD の発症の相対危険度が約 2 倍上昇することが報告されている 4）．
一方で，T2DM 起因性の AD 発症に関する詳細なメカチューブリンであることを突き止めた 17）．細胞骨格タンパク質のひとつである ȕ- チューブリンは神経細胞にには，様々な糖とタンパク質の非酵素的反応物であるおいて，Į-チューブリンとヘテロダイマーを形成し，重合と脱重合を繰り返している 18）．そのため，ȕ-チュー終末糖化産物（advanced glycation end-products，AGEs）

ブリンは，中枢神経軸索を構成する微小管の形成におニズムは明らかになっていない．T2DM 患者の血液中

5）6）

．

いて重要な役割を果たしている（図 A）．興味深いこと

AGEs の形成と蓄積は，老化や生活習慣の悪化によって様々な組織で引き起こされるため，T2DM と AD のに，GA 処理した SH-SY5Y 細胞において，ȕ-チューブリンの TAGE 化が引き起こされると共に，TAGE 化 ȕ-発症や進行に対して重要な役割を果たしていると考えチューブリンの異常凝集が確認された 17）．また，そのられている．我々は，糖尿病性腎症の患者血清から，が健常人より多く存在することが知られている．AGEs には，グルコー際に，神経軸索の形成が抑制されることが確認された（図 B）．TAGE 化 ȕ-チューブリンの異常凝集により，ス由来のものをはじめとした多くの種類が存在する

Į-チューブリンとのヘテロダイマーの形成抑制が引きが，特に，グルコースやフルクトースの代謝中間体であるグリセルアルデヒド（glyceraldehyde，GA）由来の起こされたと考えられる．これらのことから，GA によ る ȕ-チ ュ ー ブ リ ン の TAGE 化 に よ り，TAGE 化 ȕ-AGEs が，中枢神経細胞に対して特に強い障害性を示

チューブリンの異常凝集が引き起こされた結果，神経多種の AGEs を特定してきた

6）7）8）-10）．また，GA 由来の軸索の伸長抑制をきたす可能性が示唆された．つまり，AGEs は非アルコール性肝障害や T2DM のリスク因子で我々が報告した GA 処理による，タウタンパク質のリしたことを我々は報告している

478

トピックス

〔ビタミン 96 巻⚄⤒⣽⬊㏻ᖖ䛾⚄⤒㍈⣴ఙ㛗㻭㻳㻭㻌䛻䜘䜛㍈⣴ᙧᡂ䛾㜼ᐖ㻮㻼㻹㻌䛻䜘䜛 㻳㻭㻌ㄏⓎᛶ䛾㍈⣴ᙧᡂ㜼ᐖ䛾ᢚไ㻯䠖䃐㻙䝏䝳䞊䝤䝸䞁䠖䜾䝸䝉䝹䜰䝹䝕䝠䝗 㻔㻳㻭㻕㻌䠖䃑㻙䝏䝳䞊䝤䝸䞁䠖㼀㻭㻳㻱໬䛥䜜จ㞟䛧䛯䃑㻙䝏䝳䞊䝤䝸䞁䠖䝍䜴䝍䞁䝟䜽㉁䠖䝢䝸䝗䜻䝃䝭䞁 㻔㻼㻹㻕㻌

ン酸化レベル上昇は，規則正しく配列したチューブリあるピリドキサミン（pyridoxamine，PM）に注目した 23）．

ンの留め金としてはたらくタウタンパク質が遊離する

ビタミン B6 は，水溶性ビタミンの一種であり自然割合が増えた結果，リン酸化による修飾を受けやすく

界 に お い て，PM の 他 に ピ リ ド キ シ ン（pyridoxine，なったものであると考えている 16）．これら一連の結果

PN），ピリドキサール（pyridoxal，PA）が存在している．

は，ȕ-チューブリンの TAGE 化が，AD における神経我々は，アミノ基をもつ PM が AGEs 阻害剤として，TAGE 化 ȕ-チューブリンの凝集に伴う，神経軸索の伸原線維変化によく似た病理学的変化を引き起こす可能性を示唆している．したがって，T2DM により増加した GA による ȕ-チューブリンの TAGE 化が神経軸索形長阻害及びタウタンパク質のリン酸化を有意に抑制す成を阻害する可能性があり，これらのことが AD の発より，ȕ-チューブリンの TAGE 化とそれに伴う凝集形症や進行に寄与すると考えている．

ることを発見した（図 C）21）．PM の AGEs 阻害作用に成を抑制することで，軸索伸長の阻害が軽減された結一方，我々は TAGE 阻害剤に関する研究も進めてい果であると考えられる．一方で，アミノ基をもたない

る．かつて糖尿病性腎症治療薬として開発されたアミPN と PA には AGEs 阻害作用は認められなかった．しノグアニジン（aminoguanidine，AG）は，AGEs 阻害剤たがって，PM は，T2DM 起因性の AD 発症と進行をで あ る 19）20）． 我 々 の 研 究 に より，GA 処 理 し た SHSY5Y 細胞に AG を添加することで，TAGE 化 ȕ-チュー防ぐ可能性を示唆している．

ブリンの凝集に伴う神経軸索伸長阻害とタウタンパク

TAGE 化は，その異常凝集を引き起こし，神経軸索の生 体 内 に 存 在 す る GA に よ る ȕ-- チ ュ ー ブ リン の質のリン酸化を有意に抑制することが示された 21）．し

形成異常や変性に関連している可能性が示唆された．

かし，AG は，半減期が約 1 時間であることに加え，また，PM の AGEs 阻害作用がそれらを軽減させること10 mM 以上の高濃度では，ヒトに対して細胞毒性を示が明らかとなった．今後は，TAGE と AD 発症の関連22）．そのため，安全性の観点から，ヒトに対する臨床性について，さらなるメカニズムの解明に取り組むと試験に AG を用いることには限界がある 22）．我々は，新共に，TAGE 形成阻害剤の研究に取り組んでいきたい．

すたな AGEs 阻害剤の候補として，ビタミン B6 の一種で

11 号（11 月）2022〕

479

トピックス

Key words :Alzheimer's disease, Advanced glycation endproducts, Toxic AGEs，ȕ-tubulin, Pyridoxamine

10）Takeuchi M, Kikuchi S, Sasaki N, Suzuki T, Watai T, Iwaki M,Bucala R, Yamagishi S（2004）Involvement of advanced glycation
end-products (AGEs) in Alzheimer's disease. Curr Alzheimer Res 1,Hayahide Ooi, Ayako Furukawa, Yoshiki Koriyama
Graduate School and Faculty of Pharmaceutical Sciences,Suzuka University of Medical Science, Suzuka, Japan鈴鹿医療科学大学 薬学研究科 / 薬学部 中枢神経薬理大井勇秀，古川絢子，郡山恵樹

39-4611）Takeuchi M, Sakasai-Sakai A, Takata T, Takino JI, Koriyama Y,
Kikuchi C, Furukawa A, Nagamine K, Hori T, Matsunaga T（2021）
Intracellular toxic AGEs (TAGE) triggers numerous types of celldamage. Biomolecules 11, 38712）Takeuchi M, Sakasai-Sakai A, Takata T, Takino JI, Koriyama Y（2022）E൵ects of toxic AGEs (TAGE) on human health. Cells 11，

利益相反自己申告：申告すべきものなし

217813）Takeuchi M, Takino J,Yamagishi S（2010）Involvement of the toxic（2022.8.23 受付）

AGEs (TAGE)-RAGE system in the pathogenesis of diabetic
vascular complications: a novel therapeutic strategy. Curr Drug
Targets 11, 1468-148214）Takeuchi M, Sato T, Takino J, Kobayashi Y, Furuno S, Kikuchi S,文献1）Smith MA, Taneda S, Richey PL, Miyata S, Yan SD, Stern D, Sayre
LM, Monnier VM, Perry G（1994）Advanced Maillard reaction endproducts are associated with Alzheimer disease pathology. Proc
Natl Acad Sci U S A 91, 5710-5714
2）Yan SD, Yan SF, Chen X, Fu J, Chen M, Kuppusamy P, Smith MA,Perry G, Godman GC, Nawroth P（1995）Non-enzymatically

Yamagishi S（2007）Diagnostic utility of serum or cerebrospinal
fluid levels of toxic advanced glycation end-products (TAGE) inearly detection of Alzheimer's disease. Med Hypotheses 69, 13581366
15）Choei H, Sasaki N, Takeuchi M, Yoshida T, Ukai W, Yamagishi S,Kikuchi S, Saito T（2004）Glyceraldehyde-derived advanced
glycation end products in Alzheimer's disease. Acta Neuropathol
108, 189-193

glycated tau in Alzheimer's disease induces neuronal oxidant stress16）Koriyama Y, Furukawa A, Muramatsu M, Takino J, Takeuchi M

resulting in cytokine gene expression and release of amyloid beta-（2015）Glyceraldehyde caused Alzheimer's disease-like alterations

peptide. Nat Med 1, 693-699

in diagnostic marker levels in SH-SY5Y human neuroblastoma cell.

3）Arvanitakis Z, Wilson RS, Bienias JL, Evans DA, Bennett DA（2004）Diabetes mellitus and risk of Alzheimer disease and decline
in cognitive function. Arch Neurol 61，661-666
4）Ott A, Stolk RP, Harskamp FV, Pols HA, Hofman A, Breteler MM（1999）Diabetes mellitus and the risk of dementia: The Rotterdam
Study. Neurology 53, 1937-1942
5）Brownlee M（1995）Advanced protein glycosylation in diabetes andaging. Annu Rev Med 46, 223-234
6）Takeuchi M, Makita Z（2001）Alternative routes for the formationof immunochemically distinct advanced glycation end-products invivo. Curr Mol Med 1, 305-315
7）Takeuchi M, Iwaki M, Takino J, Shirai H, Kawakami M, Bucala R,
Yamagishi S（2010）Immunological detection of fructose-derived
advanced glycation end-products. Lab Invest 90, 1117-1127

Sci Rep 5, 13313
17）Nasu R, Furukawa A, Suzuki K, Takeuchi M , Koriyama Y（2020）
The effect of glyceraldehyde-derived advanced glycation end
products on ȕ-tubulin-inhibited neurite outgrowth in SH-SY5Y
human neuroblastoma cells. Nutrients 12, 295818）Kirschner M, Mitchison T（1986）Beyond self-assembly: frommicrotubules to morphogenesis. Cell 9, 329-342
19）Brownlee M, Vlassara H, Kooney A, Ulrich P, Cerami A（1986）
Aminoguanidine prevents diabetes-induced arterial wall protein
cross-linking. Science 232, 1629-1632
20）Nilsson BO（1999）Biological e൵ects of aminoguanidine: an update.
,QÀDPP5HV 48, 509-51521）Ooi H, Nasu R, Furukawa A, Takeuchi M, Koriyama Y（2022）
Pyridoxamine and aminoguanidine attenuate the abnormal8）Takeuchi M, Bucala R, Suzuki T, Ohkubo T, Yamazaki M, Koike T,

aggregation of ȕ-tubulin and suppression of neurite outgrowth by

Kameda Y, Makita Z（2000）Neurotoxicity of advanced glycation

glyceraldehyde-derived toxic advanced glycation end-products.

end-products for cultured cortical neurons. J Neuropathol Exp

Front Pharmacol 13, 921611

Neurol 59, 1094-1105
9）Takeuchi M, Watai T, Sasaki N, Choei H, Iwaki M, Ashizawa T,Inagaki Y, Yamagishi S, Kikuchi S, Riederer P, Saito T, Bucala R,22）Ahmed N（2005）Advanced glycation endproducts-rrole inpathology of diabetic complications. Diabetes Res Clin Pract 67,3-21

Kameda Y（2003）Neurotoxicity of acetaldehyde-derived advanced23）Khalifah RG, Baynes JW, Hudson BG（1999）Amadorins: novelglycation end products for cultured cortical neurons. J Neuropathol

post-Amadori inhibitors of advanced glycation reactions. Biochem

Exp Neurol 62, 486-496

Biophys Res Commun 257, 251-258