日大歯学 , 94（2）, 55-63, 2020

総説

テトラヒドロビオプテリンの薬理作用と臨床応用について
大

橋

晶

子

髙

橋

富

久

日本大学歯学部解剖学第 I 講座
日本大学歯学部総合歯学研究所機能形態部門

要旨：テトラヒドロビオプテリン（BH4）は，フェニルアラニン水酸化酵素，チロシン水酸化酵素およびトリプトファ
ン水酸化酵素の補酵素として働き，フェニルアラニン代謝やドーパミン，ノルアドレナリン，セロトニンなどの神経系に広く分布する芳香族モノアミンの生合成を調節する。また，BH4 は一酸化窒素合成酵素（NOS）の補因子としても働き，肝臓，腎臓，肺，心臓などの酸化ストレス応答を制御している。したがって，芳香族モノアミンの減少に起因するパーキンソン病や欝病などの中枢神経系疾患や，NOS 機能障害にともなう高血圧や糖尿病に対して，
BH4 の持続的な補充はそれら疾患の症状の寛解につながる可能性をもつと考えられている。しかし，現行の BH4 投与法では，脳に十分量の BH4 が還流されないことや，投与後の急速な BH4 の酸化誘導が生じることから，未だにBH4 補充療法は確立された治療法として認知されていない。このような問題を解決するには，「投与された BH4 が生体内で標的となる組織にどのように取込まれて蓄積するか」という BH4 の体内動態と輸送メカニズムの解明が必要である。本稿では BH4 の薬理学効果と BH4 の生体内輸送について，将来的な臨床応用を視野に入れて概説した。
キーワード：テトラヒドロビオプテリン，補酵素，補因子，フェニルアラニン代謝，一酸化窒素合成酵素

The pharmacological effects and clinical application of tetrahydrobiopterin
Akiko Ohashi，Tomihisa Takahashi
Department of Anatomy, Nihon University School of Dentistry
Division of Functional Morphology, Dental Research Center, Nihon University School of Dentistry

Abstract: Tetrahydrobiopterin (BH4) acts as a coenzyme of hydroxylases required for the metabolism ofphenylalanine, tyrosine, and tryptophan, and it promotes the synthesis of aromatic monoamines, such as
dopamine, noradrenaline, and serotonin, in the central nervous system. BH 4 also functions as a cofactor for
production of nitric oxide synthase (NOS) and regulates the blood-vascular system of the liver, kidney, lung,and heart. These findings suggest that BH4 administration may ameliorate the severe symptoms inneuropathies, Parkinson’s disease, and depression caused by the reduction of aromatic monoamines, and in
conditions associated with NOS dysfunction, including hypertension and diabetes. However, clinical studies of
BH4 have been hampered by a number of problems, including lack of accumulation of BH 4 at appropriate
levels in the brain and the rapid oxidation of BH4 in a variety of tissues and cells. To resolve these
problems, basic studies on BH4 kinetics and the transport mechanisms by which administered BH4 is taken
up and accumulated in target tissues in vivo are required. This article describes the pharmacological effectsof BH4, focusing on its accumulation and transport mechanisms.
Keywords: tetrahydrobiopterin, nitric oxide synthase (NOS), dopamine, serotonin, NOS-dysfunctions

ぶ。1963 年にビオプテリンの還元型である BH4 が，フェ1．はじめにニルアラニン水酸化酵素（PAH）の補酵素であることが発

6R-L-erythro-5, 6, 7, 8- テ ト ラ ヒ ド ロ ビ オ プ テ リ ン

見された 1）。その後，BH4 がセロトニン，ドーパミン，（BH4）は，葉酸と同じプテリン構造をもつ複素環化合物でノルアドレナリンなどの芳香族モノアミンを合成するチある。このうち，C6 位に糖由来の側鎖［L-erythro 型，-CH

ロシン水酸化酵素 2）（TH）やトリプトファン水酸化酵素 3）（OH）-CH（OH）-CH3］を有するものをビオプテリンと呼（TPH）の補酵素であることが報告された。さらに，BH 4（受付：令和 2 年 10 月 7 日）
責任著者連絡先：大橋晶子
日本大学歯学部解剖学第 I 講座
日本大学歯学部総合歯学研究所機能形態部門〒 101‒8310 東京都千代田区神田駿河台 1‒8‒13

TEL：03-3219-8120
FAX：03-3219-8318
E-mail：oohashi.akiko@nihon-u.ac.jp

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第 94 巻第 2 号

は補酵素よりも安定に一酸化窒素合成酵素（NOS）へ結合れる経路であり，1970 年に報告された 9）。一方，新生合

し，NOS へ電子を補給するための補因子として機能する

成は，GTP から BH4 が合成される経路であり，1983 年

ことも明らかになった。このような背景から BH4 は，に 発 見 さ れ た 10）。 新 生 合 成 経 路 に お け る 律 速 段 階 は，

哺乳類において，フェニルアラニン代謝や芳香族モノア

GTP を基質とする最初の反応である。この反応を触媒す

ミンの生合成，および NOS の機能保持に重要な役割をる GTP シクロヒドロラーゼ （I GTPCH I）は，単独でももった生理活性物質として位置づけされている。

酵素活性をもつが，通常，GTPCH フィードバック調節

4, 5）タンパク質（GFRP）と複合体を形成することで，L- フェ

2．BH4 の生合成と分布

ニルアラニンや BH4，あるいは GTP によってフィード

BH4 は中枢神経の脳，フェニルアラニン代謝に関わる

バック調節を受ける。GTPCH I と GFRP の複合体は，L-

主要な臓器の肝臓，アドレナリンを産生する副腎，およフェニルアラニンと結合して活性型となり，GTPCH I

びセロトニンを合成する膵臓など，特に芳香族アミノ酸の活性を上昇させるが，逆に BH4 や GTP と結合するこ水酸化酵素が発現する組織で確認されている 。これらとで不活性型となり，GTPCH I 活性は減弱する 11, 12）。

の組織が産生する BH4 量は，芳香族アミノ酸水酸化酵素

実際，高フェニルアラニン血症（HPA）を発症した患者は，6）に対して十分に飽和していないため，BH4 量の増加にと血漿中のフェニルアラニン濃度の上昇に追随し，GTPCH

もない，TH と TPH の酵素の活性は上昇し，その結果，

I 活性は促進するが，同時に血漿 BH4 濃度の上昇も観察

芳香族モノアミンの合成は促進する 。一般に，ビオプされている 13）。また，BH4 のピリミジン環のアナログでテリンは酸化型（BP），ジヒドロ型（BH2）あるいはテトラ

ある 2,4- ジアミノ -6- ヒドロキシピリミジンは，GTPCH

ヒドロ型（BH4）の分子形状をとる 。生体内に存在する

I と GFRP の複合体と結合し，BH4 の合成を阻害する 14）。

7）

8）

ビ オ プ テ リ ン の 90％ 以 上 が テ ト ラ ヒ ド ロ 型 の BH4 で，3．芳香族アミノ酸水酸化酵素の補酵素として BH4酵素反応にともない酸化され，キノノイドジヒドロビオ
プテリン（qBH2）となる。この qBH2 は同一細胞内に存在

生まれながら BH4 リサイクル系の機能不全，あるいはするジヒドロプテリジン還元酵素（DHPR）によって速やBH4 の合成経路（サルベージ経路と新生合成経路）が障害

かに再還元され，BH4 に変化する（図 1）。このリサイクを受けた場合，先天性 BH4 欠損症となる。主な症状は，

ル系は，BH4 が消費されずに補酵素として働き続ける必

血漿中のフェニルアラニン濃度の上昇であり，BH4 欠損

要なプロセスのため，DHPR の欠損では BH4 の供給不足の程度が大きい場合は，脳中の芳香族モノアミン量の低となる。

下に起因する運動機能の低下や神経障害が現れる 15,16）。

一般に，補酵素分子はビタミンであることが多いが，BH4 欠損症に対する治療は，BH4 投与による補充が基本

BH4 は 生 体 内 で 生 合 成 さ れ る た め ビ タ ミ ン で は な い。

であるが，投与された BH4 は脳内には十分に還流されな

BH4 の生合成には，サルベージ経路と新生合成と呼ばれい。従って，現行の BH4 補充療法の効果は，肝臓における 2 つの経路が関与している（図 2）。サルベージ経路は，るフェニルアラニン代謝の改善に限定したものである。

BH4 の新生合成経路における中間代謝産物の酸化物であ

神経障害が重篤な場合には，脳内の芳香族モノアミン生るセピアプテリン（SP）から BH2 を介して BH4 が合成さ

合成の不足を補うために，BH4 に加えてモノアミン前駆

図1

BH4 が関与する酵素反応
BH4 はモノオキシゲナーゼ反応を触媒する一連の酵素の補酵素である。酵素反応に伴って BH4 は酸化されて qBH2 となる。BH4 の qBH2への酸化反応は 4 a- ヒドロキシテトラヒドロビオプテリンを経由するが，図では省略した。qBH2 は同一細胞内で速やかに DHPR によって還元されるため，補酵素量（BH4+qBH2）は維持される。一部の qBH2 は 7,8- ジヒドロビオプテリン（7,8-BH2）に転化し，ジヒドロ葉酸還元酵素（DHFR）によって BH4 へ再還元される。DHPR の機能不全では BH4 は補酵素としてではなく，使い切りの基質となるため，供給が追いつかずに，補酵素不足となる。したがって，DHPR があって初めて，細胞内の BH 4 レベルが維持され，その結果，BH4 は補酵素として働くことができる。

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アミノ酸の 5- ヒドロキシトリプトファンと L- ドーパ，

時に，それらの生合成を調節している BH4 の増加も，中および芳香族 L- アミノ酸脱炭酸酵素の末梢性阻害剤（カ

枢神経系におけるこれらの芳香族モノアミン量を確実にルビドパやベンゼラジド）が投与される 17）。

上昇させる 7,21）。脳内のドーパミン，ノルアドレナリン，

先天性 BH4 欠損症に限らず，中枢神経系における芳香セロトニンの合成を促進する目的で，BH4 の補充療法は族モノアミン欠乏症に対しては，モノアミンの補充治療

早い時期から試みられたが，残念ながら現在に至っても法が第一選択となる。パーキンソン病などの運動失調を十分な効果は得られていない 21~25）。なぜなら，血液脳関特徴とするドーパミン欠乏症では，L- ドーパの投与によ門の存在が，BH4 の脳への還流を著しく阻害しているかるドーパミンの補充が行われている 18）。セロトニン濃度らである。したがって中枢神経疾患に対して，現行ではの低下，あるいは枯渇と関連付けられる精神疾患には選対症療法としての治療薬しかなく，血液脳関門における択的セロトニン再取り込み阻害剤（SSRI）が投与される

BH4 の輸送阻害メカニズムが解明できれば新しい作用機が，この薬剤はセロトニンの再取り込みを阻害し，シナ序をもつ治療薬の開発へ繋がると考える。

プス周縁の遊離セロトニンレベルの上昇を期待して用いられる 19,20）。このように，今日の医療において中枢神経

4．NOS の補因子としての BH4

疾患の治療を目的としたドーパミン，ノルアドレナリン，
セロトニンの補充効果の必要性は疑う余地はないが，同

図2

NOS は 3 つのアイソフォームがあることが知られてい

BH4 の生合成経路
BH4 は GTP から生合成される新生合成経路（de novo pathway）とセピアプテリン（SP）と 7,8- ジヒドロビオプテリン（7,8-BH2）を介して合成されるサルベージ経路（salvage pathway）がある。新生合成経路の最初の反応を触媒する GTPCH I は BH4 合成の律速酵素である。
GTP シクロヒドロラーゼ （GTPCH
II），6- ピルボイルテトラヒドロプテリンシンターゼ（PTPS），セピアプテリン還元酵素（SPR）

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る。最も生体内に広く分布しているのは，nNOS（nervous

陥る 30, 32）。NOS の脱共役からの離脱には，BH2 と BH4type NOS）で，脳抽出液からはじめて抽出されたことかの 比 率（BH2 比 率；BH2/BH4）を 下 げ る こ と が 重 要 で あら神経型と呼ばれている。 次 に 同 定 さ れ た iNOSる 33）。今日，糖尿病，高血圧症，アテローム性動脈硬化（induced NOS）はマクロファージなどに発現し，炎症時症などの生活習慣病において，BH2 比率の上昇が確認さに生体防御反応の 1 つとして一酸化窒素の放出を促進す

れており，NOS の脱共役がこれらの疾患の誘導因子，ある 27）。最も遅くに同定された eNOS（endothelial type

るいは増悪因子と考えられている 30, 32）。そこで BH2 比率

NOS）は，主に血管の弛緩や血管内皮への細胞接着，おを低下させる試みの 1 つに，「 生体外からの BH4 投与」がよび血小板凝集能の抑制など血管の恒常性を維持してい注目されている。動物実験レベルでは一定の成果が得らる

26）。NOS は，アルギニンに対する 2 回のモノオキシ

れているが，臨床試験段階では必ずしも成功に至っていゲナーゼ反応を介して，シトルリンと一酸化窒素（NO •，ない。この理由として，①原因不明の BH4 の酸化によっはラジカル記号）を合成する。この時，BH4 は電子の伝て BH2 の増加が生じる 34），②ヒト血管内皮細胞のジヒド達という重要な役割を演じている。一連の反応によってロ葉酸還元酵素（DHFR）活性が低く，増加した BH2 から酸化された BH4 は，NOS に結合した状態で再還元され十分な量の BH4 を還元できない 35）ことがあげられる。

•

28）

る た め，BH4 は NOS か ら 遊 離 せ ず に 15 〜 26 分 子 の5．BH4 補充療法の現状NO • を 産 生 す る。 そ の 後，BH4 は NOS か ら 遊 離 し て，
新しい BH4 分子に置換される 29）。このとき，NOS に対BH4 補充療法で用いられる BH4 は，天然型の 6 R ジア

す る BH4 結 合 の 有 効 濃 度 は 低 く（Kd 値 は 30 〜 100 nM

ステレオマー 36, 37）であり，サプロプテリンと呼ばれる。

程度），また BH2 も BH4 と同程度の NOS への親和性を日本では，薬品名「ビオプテン（第一三共）」，欧米では薬示す 30）ことから，BH4 と BH2 が共存する場合は，NOS

品名「KUVAN（バイオマリン）」として供給されている。

への結合過程で BH4 と BH2 は競合する。BH2 が結合した

この BH4 製剤は，BH4 欠乏が原因の HPA と，一部のフェNOS は NO • ではなくスーパーオキシド（O2•–）を放出す

ニルケトン尿症（PKU）を適用対象とする希少疾病医薬品

る 31）。これを NOS の脱共役という（図 3）。NOS が高いと し て 承 認 さ れ て い る。PKU は，BH4 欠 損 で は な く，

密度で分布する細胞膜近傍では，NOS の脱共役によって，PAH のアポ酵素の遺伝子異常に起因する。日本におけ

水酸化ラジカルや，ペルオキシナイトライトなどの活性る発生率は海外に比べると極めて低く，約 10 万人に 1

酸素を生成する。これらのラジカル分子の作用によって人程度である。この PKU 患者の約 50％程度で，BH4 投

さらに BH4 が酸化され，細胞膜近傍の BH2 が増加し，そ与によってフェニルアラニン代謝の改善がみられたことの結果，NOS の脱共役が急速に促進するという悪循環にから 38），この PKU を特に BH4 反応性 PKU と呼ぶよう

図3

BH4 と BH2 の比率と NOS 活性NOS はアルギニンからシトルリンと NO を産生する。この反応において BH4 は電子の伝達と NOS の二量体形成に必要である。NOS に
対する BH4 と BH2 の親和性は同程度であるため，NOS に結合するときに，BH4 と BH2 は競合する。BH2 が結合した NOS は二量体を維持できないため，NO ではなく O2–• が放出される。これを NOS の脱共役という。O2–• は NO と反応し，ペルオキシナイトライト（ONOO–）を産生する。ONOO– によって BH4 が酸化されるため，BH2 が増加し，NOS の脱共役が促進される。

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令和 2 年 12 月になった。2008 年に BH4 反応性 PKU に対して BH4 の補

胞輸送のため，細胞膜を 2 回通過しなければならなく，充療法が適用となった。BH4 反応性 PKU に対する BH4

腸管からの親水性分子の拡散による透過効率は極めて低の作用機序は未だ不明だが，BH4 が変性状態の PAH にいとされてきた。BH4 も多くの親水基をもった化合物で結合することで，PAH の構造と活性が正常な状態に維あることから，腸管からの吸収率も著しく低いと考えら持されるというシャペロン効果を BH4 がもつと考えられれていたために，BH4 の吸収メカニズムについての研究ている。PKU の症状がみられる HPA では，血液中のフェはほとんど進まなかった。しかし，Sawabe ら 40）のマウ

ニルアラニン濃度を下げるために低フェニルアラニン食スを用いた BH4 投与実験から，経口投与と腹腔内投与で事療法が実践されている。しかし，低フェニルアラニン

肝臓に蓄積される BH4 量に大きな差はなく，BH4 は消化

食事療法は低タンパクなため，患者はフェニルアラニン

管から十分に吸収されることが示された。この消化管か以外のアミノ酸を補うための風味が著しく悪い特殊ミル

らの BH4 の吸収は，Caco-2 細胞を用いた BH4 の経細胞クを摂取しなければならず，このような食事療法を一生輸送の研究でも報告されており 41），漏出や物理的拡散で涯続けることは，しばしば困難であった。特に，PKU のは説明できない急速な経細胞性の BH4 輸送が観察され出現率が比較的高いヨーロッパ（1 万人に 1 人程度）ではた。また，この経細胞輸送は低濃度の輸送体阻害剤ベン

大きな問題であったが，BH4 補充療法が適用されてからズブロマロン（10μM）で強く抑制されたことから，BH4は，食事療法の厳しさから患者は解放され，その結果，はある種の輸送体を介して消化管粘膜から十分に吸収さ治療中の QOL を著しく向上させた 39）。

れることが証明された（図 4）。その後，腸管の経細胞輸送に関して，BH4 を効率よく吸収するための「輸送体」の6．BH4 の体内動態と輸送存在が注目されはじめた。輸送体が BH4 の細胞膜透過能

上述したように，中枢性の芳香族モノアミン欠乏症やを決定することは，BH4 の体内動態がそれぞれの細胞・

生活習慣病の治療法として，BH4 の補充療法の研究と開組織に発現する輸送体によって規制されることを意味

発が急務だが，残念ながら今日に至っても，どちらも臨し，適切なドラッグデリバリーシステムを利用すること

床応用されていない。この現状から脱却するには，外的で，十分な量の BH4 を目的の組織に補充できることが示に投与された BH4 が細胞・組織にどのように取り込まれ，唆された。

その後，蓄積するかという BH4 輸送メカニズムの解明が

2） 腎臓における排出BH4 は主に尿に排出されるが，親水性化合物という理必要である。そこで，近年，明らかになった生体における BH4 の動態と輸送の概要について述べる。

由から BH4 の尿中への排出メカニズムについては，腸管

1） 腸管からの BH4 の吸収と同様にほとんど研究されてこなかった。しかし，BH4

消化管における栄養素の吸収は上皮細胞を介した経細図4の尿中への排出をコントロールすることが可能となれ

腸管上皮細胞における BH4 の経細胞輸送（a）多孔性膜上に Caco-2 細胞を単層培養したときの模式図を示す。膜上で培養することで細胞極性が生じる。細胞の管腔側と基底側が同一方向に揃い，タイトジャンクション（◉）によって細胞同士が密に接着する。
（b）多孔性膜上に Caco-2 細胞を単層培養（20 日間）し，4の経細胞輸送を観察した。管腔側（AP; apical side，○），基底側（BL;
電気抵抗が 1300 Ω・cm2 に達した細胞シートを用いて，BH（100μM）
basolateral side，◇）。BH4 の経時的な移行は AP → BL は BL → AP よりも大きく，さらに輸送体阻害剤であるベンズブロマロン（BzB,
10μM，●）によって強く阻害された 41）。BzB なし（AP → BL）vs BzB あり（AP → BL）† P ＜ 0.05，†† P ＜ 0.01（Student’s t-test）

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第 94 巻第 2 号

ば，BH4 補充療法において，その投与量の減少にもつな

BH4 の尿細管上皮からの分泌排出に関わる輸送体を同がる。そこで，著者らは，BH4 の尿中排出メカニズムを定するために，ラットの腎臓皮質スライス片 43）を利用し検討するために，ラットに BH4 を静脈内投与し，血液，た BH4 の 取 り 込 み 実 験 と 競 合 阻 害 実 験 が お こ な わ れ胆汁および尿中のビオプテリン量を経時的に測定した。

た 44）。その結果，抗生物質などの生体異物の尿中排出をその結果，BH4 は非選択的な糸球体濾過と尿細管からの担 う 有 機 陰 イ オ ン 輸 送 体（OAT）の OAT1 と OAT3 が分泌によって排出されることが明らかになった 42）。また，

BH4 の尿細管からの分泌にも関与することが明らかに

BH4 の尿中排出を速度論的に解析した結果，血漿 BH4 濃なった（図 5 d）。OAT1 と OAT3 によるビオプテリン化度が定常の約 100 倍（10μM 以上）の高濃度に上昇したと合物の輸送は，それぞれのタンパクを過剰発現させた尿きに，極めて速い分泌排出が観察された（図 5 a 〜 c）。

細管上皮由来細胞（LLC-PK1）の実験系でも証明された

図5

BH4 投与後の尿細管上皮細胞における分泌排出と輸送体の確認
ラットにシクロスポリン A（CsA）存在下（●，◆），および非存在下（○，◇）に BH4 を投与し（5 mg/kg, i.v.），血液（a）と尿（b，c）中の（c）は（b）を片対数表示した。BH4 単独投与の場合，尿中への BH4 排出は，2 相性を示し，投与 2 時間後までのBH4 量の変化を観察した。
半減時間は約 16 分で，2 時間以降の半減時間は約 53 分であった。CsA 存在下では，BH 4 投与直後の急激な排出が消失したが，それに（d）ラット腎臓皮質のスライス片に，図中に示した阻害剤（各 1 mM）存在下（■），および非存在
対応して血液中の BH4 量が増加した 42）。
4を 10 分間与え，蓄積した BH4 量を測定した。これは尿細管上皮への取り込みの指標である 43）。
（e）強制発現させ下（□）に BH（10μM）
4
を 1 時間与え，細胞内に蓄ていない LLC-PK1 細胞（naïve，□）と OAT1 または OAT3 を強制発現させた LLC-PK1（■）に BH（50μM）
積した BH4 量を測定した。LLC-PK1 細胞では OAT の発現が極めて低いため 54），OAT を強制発現させていない細胞の BH4 輸送は，
（f）rOat1（ ）または rOat3（■）を強制
OAT によるものではない 45）が，rOat1，あるいは rOat3 の発現で，BH4 の取り込み量が増加した。
4を 1 時間与え，細胞内に蓄積した発現させた LLC-PK1 細胞に，OAT ファミリーの阻害剤または基質（各 1 mM）存在下に BH（50μM）（a）BH4 vs BH4 + CsA，
BH4 量を定量した。阻害剤または競合基質非存在下における BH4 輸送を 1 として，残存する輸送活性を示した。
（d）阻害剤なし vs 阻害剤あり，（e）naïve vs rOat 導入，（f）阻害剤なし vs 阻害剤あり inhibitor，（a, b）† P ＜（b）BH4 vs BH4 + CsA，
0.05，†† P ＜ 0.01（Student’s t-test），（d, e, f）* P ＜ 0.05，** P ＜ 0.01（Holm’s test）。
プロベネシド（PBC），ペニシリン G（PCG），パラアミノ馬尿酸（PAH），エストロン硫酸（ES），シメチジン（CIM）

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令和 2 年 12 月

（図 5 e，f）。つまり，OAT1 または OAT3 が尿細管上皮て説明された。しかし，依然として，生体内のどこで，細胞の基底側から BH4 を管腔内に運ぶ輸送体で，BH4 のどのように投与された BH4 が酸化されるのかという重大分泌排出に関与することが示された。尿中のこれらのな問題が残されたままである 34, 52, 53）。BH4 酸化を自由に輸送体によって BH4 の分泌排出が抑制できれば，血漿中コントロールできれば，NOS 機能障害に対する BH4 補の BH4 量を維持でき，BH4 補充療法における BH4 投与量充療法の一助になると考える。

45）の減少につながると考える。

7．まとめ

3） サルベージ経路前駆体の細胞膜を介する輸送と BH4
蓄積

今日，先天性 BH4 欠損と，BH4 反応性 PKU の患者に以前から，組織や細胞内の BH4 量を増加させるには，は希少疾病医薬品の 6 R-BH4 が投与されているが，いずBH4 を投与するよりもサルベージ経路における BH4 前駆

れ効率の良い SP に置き換わると思われる。その根拠と体である SP や BH2 を用いたほうが効率的であることがして，細胞レベルで観察された輸送体の存在と BH4 合成

知られていた（図 6 a）。このような背景から，SP やに関わるサルベージ経路の存在が挙げられる。一方，慢

BH2 の細胞膜輸送についての研究がおこなわれ，平衡型性的な NOS 機能不全で発症する糖尿病や高血圧を治療

9,10,46）

核酸輸送体（ENT）の ENT1 と ENT2 が，SP や BH2 の輸する手段として，BH4 補充療法の期待度は依然として大送体の候補として同定された 47）。ENT のビオプテリン

きい。しかし，現状では，6 R-BH4 投与を SP 投与に置き化合物に対する輸送活性は，アフリカツメガエル卵母細換えても，2 次的に生成された BH4 が再び酸化によって胞に ENT1 または ENT2 をそれぞれ強制発現させた実BH2 へ変化する可能性が高く，すぐに承認できるもので験系で観察されている（図 6 b）。強制発現細胞で増加しはない。また，SP から直接生成される BH2 の影響も検た SP と BH2 の細胞内取り込み量は，ENT に特異的な阻討しなければならない。生体内 BH4 の酸化メカニズムの害剤のニトロベンジルチオイノシンあるいは ENT の基全貌が解明できれば，「BH4 補充療法」は的確にターゲッ質存在下で減少したことから，SP や BH2 を投与した場トを選別できると考えられる。

合にみられる BH4 の細胞内での蓄積量の増加は，輸送体の ENT1 または ENT2 が関係していることが明らかになった

本論文に関して，開示すべき利益相反はない。

。

47, 48）文

これまで，組織や細胞内での BH4 の蓄積メカニズムは，BH4 投与後の酸化反応によって増加した BH2 が細胞内に1）Kaufman S (1963) The structure of the phenylalaninehydroxylation cofactor. Proc Natl Acad Sci U S A 50,
1085-1093.
2）Nagatsu T, Levitt M, Udenfriend S (1964) Tyrosinehydroxylase: the initial step in norepinephrine
biosynthesis. J Biol Chem 239, 2910-2917.

取り込まれ，DHFR の作用で再度 BH4 に還元される仕組みであった 49~51）。なぜ，BH4 よりも BH2 が選択的に取り込まれるのかは不明であったが，ENT のビオプテリン
化合物に対する基質親和性によって，その機構がはじめ

図6

献

ビオプテリン化合物の輸送時にみられる基質親和性の比較（a）ラット
血管内皮細胞と輸送体を強制発現させたアフリカツメガエル卵母細胞のビオプテリン類（BH4，BH2，SP）の輸送能を比較した。
内皮初代培養細胞にビオプテリン類（各 10μM）を加え 10 分後の細胞内に蓄積したビオプテリン量を測定した。
（b）ENT 遺伝子を導入し（ 各 50μM）を加え 60 分後の細胞内に蓄積したない卵母細胞（□）と hENT1（ ■）および hENT2（ ■）を発現させた卵母細胞に BH4，BH2，
ビオプテリン量を定量した。* P ＜ 0.05，** P ＜ 0.01（Holm’s test），† P ＜ 0.05，†† P ＜ 0.01（Student’s t-test）

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日大歯学

3）Lovenberg W, Jequier E, Sjoerdsma A (1967) Tryptophanhydroxylation: measurement in pineal gland, brainstem,
and carcinoid tumor. Science 155, 217-219.
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