薬 剤 学, 71 (4), 228‑232 (2011)≪若手研究者紹介≫

腎薬物トランスポータの役割と薬物動態学的な意義

本橋秀之* Hideyuki Motohashi

京都大学医学部附属病院薬剤部

1.

はじめ室においても OCT2 を同定した．その後，腎薬物トにランスポータが次々にクローニングされ（図 1），生体に投与された薬物は吸収・分布・代謝・排泄

1997 年 に 側 底 膜 有 機 ア ニ オ ン ト ラ ン ス ポ ー タの過程を経て，体外へと排泄されて行く．このうち（OAT）が遠藤教授らのグループによって同定され吸収，分布，排泄過程には膜輸送を媒介する薬物トた．

ランスポータが関与することが知られている．薬物

薬物トランスポータの分子実体が次々と同定さトランスポータの機能および変動は薬物の体内動態れ，それぞれについて培養細胞発現系などを駆使しを規定する重要な因子である．長年これらトランスて機能特性が明らかにされていった．しかし，ヒトポータ研究が精力的にすすめられてきたが，著者は腎臓における薬物トランスポータの重要性について

主に腎臓における薬物トランスポータの研究をおこは不明な点も多かった．そこで著者らはこれらトラなってきた．

ンスポータのヒト腎臓における重要性について明ら

2.

ヒト腎薬物トランスポータの発現 1〜3）

かにすることを目的として，臨床研究に着手した．
まずヒト腎臓における薬物トランスポータの発現プ

腎臓は，肝臓と並び薬物の排泄において重要な臓ロファイルを明らかにするため，ヒト腎皮質におけ器である．尿中への薬物排泄は糸球体濾過，尿細管るトランスポータ発現量を検討した．その結果，ヒ分泌，尿細管再吸収の各過程からなっており，これト腎臓においてヒト（h）OAT1 および hOAT3 が他

らのうち尿細管分泌および再吸収には輸送体（トランスポータ）が関与することが知られていた．膜小胞や培養細胞を用いた研究からトランスポータ機能については明らかにされたものの，分子実体は解明されていなかった．1986 年多剤耐性の原因遺伝子として MDR1 が同定され，さらに 1994 年に有機カチオントランスポータ（OCT）が腎臓からクローニングされた．OCT は尿細管側底膜の膜電位依存性カチオントランスポータの分子実体であり，我々の研究*2001 年京都大学大学院薬学研究科博士後期課程医療薬科学専攻修了．薬学（博士）取得．2001〜2002 年財団法人ヒューマンサイエンス振興財団リサーチ・レジデント．2002 年〜京都大学医学部附属病院薬剤部助手（現助教）．連絡先：〒606–8507 京都市左京区聖護院川原町 54 E-mail: motohasi@kuhp.kyoto-u.ac.jp
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図1

腎臓に発現する薬物トランスポータ

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図3

セファゾリン消失速度と hOAT3 発現量との相関を示した（図 2）．PSP はほぼすべてが未変化体として尿細管分泌される腎機能検査薬である．セファゾリンもアニオン輸送系によって尿細管分泌される薬
図2

セファゾリン消失速度と腎機能検査値との相関物であり，これらの結果は尿細管分泌を受けるアニオン性薬物の排泄速度を評価するためには，主に糸の薬物トランスポータと比較して高い発現量を示し球体濾過速度（一部カチオントランスポータによるており，薬物腎排泄において主要な役割を果たすと分泌）の指標であるクレアチニンクリアランスより考えられた．さらに免疫組織染色の結果，hOAT1 おも PSP 試験値が適していることを示した．さらにト

よび hOAT3 はともに近位尿細管側底膜に発現するランスポータ発現量について解析したところ hOAT3ことが示された．しかし，連続切片を用いた検討かmRNA 発現量がセファゾリンの消失速度定数と有ら，これらのトランスポータの尿細管局在は異なっ意な相関を示した（図 3）．著者らは hOAT3 発現培ており，hOAT1 は hOAT3 と比較してより広く分布

養 細 胞 を 用 い セ フ ァ ゾ リ ン お よ び PSP は 共 にすることが判明した．

hOAT3 の良好な基質であることも明らかにし，これ腎機能低下患者においては健常な患者と比較してらの結果からトランスポータ発現量が薬物の尿細管腎排泄型薬物の排泄遅延に起因した副作用発現が，分泌能の規定因子の一つであることが示唆された．

薬物療法の上で深刻な問題となる．そこで，腎疾患ヒト腎臓における hOCT1 および hOCT2 の発現時における薬物トランスポータの変動および薬物腎について検討したところ，他の薬物トランスポータ排泄の影響について検討した．具体的には腎疾患患と比較して hOCT2 の発現量は高かったが，hOCT1者の余剰生検組織を用いて腎疾患時におけるトランの発現はほとんど認められなかった．さらに免疫組スポータ発現量を定量するとともに，薬物の腎排泄織染色の結果，ヒト腎臓にはラットと異なり hOCT1能について評価した．

タンパク質の発現が認められなかったのに対して，腎機能検査後に感染予防のため用いられる抗生物

hOCT2 タンパク質は近位尿細管に広く分布するこ質セファゾリンの消失速度について検討したとことが明らかとなった．したがって OCT の発現にはろ，セファゾリンの消失速度は腎機能と共に低下す

種差が認められること，さらにヒト腎臓では主にることが明らかとなった．腎機能の指標であるクレhOCT2 が側底膜の有機カチオン輸送において重要アチニンクリアランスとの相関係数は 0.44 であっな役割を果たしていることが明らかとなった．

た．一方，腎機能検査の一つであるフェノールスルホンフタレイン（PSP）排泄試験との相関係数は 0.71であり，クレアチニンクリアランスより良好な相関
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3.

薬物トランスポータの変動と薬物動態に及ぼす影響性抗炎症薬（NSAIDs）の影響について検討したところ，インドメタシン，ケトプロフェン，フルフェナム，イブプロフェン，フェニルブタゾンなど多く

薬物トランスポータの発現変動並び機能の変動はの NSAIDs が OAT1 による MTX の輸送を阻害し薬物動態に大きな影響を及ぼす．薬物によるトランた．さらに，ラットに MTX と NSAIDs を同時に投スポータの競合的な阻害は，薬物相互作用の原因の与すると，MTX の排泄速度が低下し，腎蓄積が低一つである．また，トランスポータ機能の活性調節下した．また hOAT1 および hOAT3 による MTX 輸メカニズムを明らかにすることは個体内での薬物動送はロキソプロフェンおよび代謝物である trans-OH

態の変動機構を明らかにするための重要な情報とな体によって顕著に阻害された．これら一連の結果かる．

ら MTX と NSAIDs との相互作用の少なくとも一部

3.1

有機アニオントランスポータを介した薬物は hOAT1 および hOAT3 の阻害に起因することが相互作用示唆された．

まず hOAT1 及び hOAT3 の基質認識特性の差異

3.2

Cl−イオンによる有機アニオントランスポー
タの活性変動 4）について，アフリカツメガエル卵母細胞発現系や
hOAT1，hOAT3 安 定 発 現 HEK293 細 胞（HEK-

次に hOAT1 及び hOAT3 の活性調節機構についhOAT1，HEK-hOAT3）を用いて検討した．種々セて検討した．これまでラット腎側底膜小胞を用いたフェム系抗生剤の取り込みについて検討を加えたと検討において，Cl−は尿細管側底膜における有機ア

ころ，検討した全てのセフェム系抗生剤の取り込みニオン輸送に対して調節因子として働くことが知らは HEK-hOAT1 よりも HEK-hOAT3 において高かれていた．しかしながら，この活性調節に関する分った．また H2 受容体拮抗薬であるファモチジンも子レベルでの情報は不明であった．そこで，hOAT1

hOAT3 の基質であることを明らかにした．以上の結及び hOAT3 の活性調節因子として Cl−に着目し，果から，hOAT1 及び hOAT3 による認識性は基質に両トランスポータを介した種々化合物の輸送に及ぼよって異なることを明らかにした．免疫抑制剤ミコす Cl−の影響について解析した．Cl−をグルコン酸

フェノール酸はシクロスポリンやタクロリムスなどに置換することによる，HEK-hOAT1 および HEK-と共に，移植医療における免疫抑制を目的に用いらhOAT3 への種々化合物の取り込み活性への影響にれる．ミコフェノール酸はグルクロン酸抱合を受けついて評価したところ，検討した化合物の取り込み尿中へと排泄されるが，未変化体はほとんど排泄さはすべてグルコン酸共存下よりも Cl−共存下においれないことが知られていた．さらに代謝物の腎排泄て高かった．さらに hOAT1 及び hOAT3 の代表的には尿細管分泌が関与すると考えられてきた．著者

基質である PAH 及びエストロン硫酸を用いて速度

らは，ミコフェノール酸およびグルクロン酸抱合体論的解析を行った．グルコン酸を Cl−へ置換するこの hOAT1 および hOAT3 による輸送について検討とによって，HEK-hOAT1 による PAH 取り込みのした．その結果，hOAT1 および hOAT3 による未変

Vmax 値のみが 3 倍まで増加し，一方 HEK-hOAT3化体の輸送はほとんど観察されなかったものの，グによるエストロン硫酸取り込みにおいては Km 値がルクロン酸抱合体は hOAT3 の良好な基質となるこ1/3 まで減少した．従って，Cl−は hOAT1 及び hOAT3とが明らかとなった．したがって，主にグルクロンの輸送活性を上昇させるものの，その活性調節機構酸抱合体が尿中に排泄されるのは hOAT3 の基質認は異なり，hOAT1 においては基質の translocation

識特性が一部関与すると考えられた．

過程に，hOAT3 においては基質の認識過程に関与す

hOAT1 および hOAT3 は抗がん薬メトトレキサー
ト（MTX）の尿細管分泌にも関与すると考えられる．MTX と非ステロイド性抗炎症薬（NSAIDs）のることが示唆された．
3.3

アシドーシス病態時におけるトランスポー
タの変動 5）相互作用は MTX の腎排泄を遅らせ血中濃度を上昇

腎臓は体内老廃物の排泄，水・電解質の排出調節させるため，併用注意とされている．ラット（r）

及び酸塩基平衡の維持などに関与し，生体の恒常性

OAT1 による MTX 輸送に及ぼす各種非ステロイド維持において重要な役割を担っている．代謝性アシ230

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図4図5

アシドーシス時における薬物腎排泄の変動

アシドーシス時における腎薬物トランスポータの変動

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ドーシスとは，体内における酸性代謝物の産生や体4.

外からの酸負荷の増大によって血液が酸性化される

おわりに病態である．代謝性アシドーシス時には，血中の H＋薬物腎排泄に関わる多くのトランスポータがこれ濃度が上昇するため，近位尿細管での HCO3−の再まで同定され，機能特性や制御メカニズムについて吸収が低下し，腎障害が起こることが報告されてい明らかにされてきた．さらに，機能や発現に影響す＋る．これまで，代謝性アシドーシス時に H 排泄に＋＋る遺伝子多型も明らかにされつつあり，臨床におけ関わる Na /H exchanger（NHE）3 や system Nる重要性もますます大きくなってきている．これまglutamine（Gln）transporter SN1（SNAT3）の活で得られた薬物トランスポータに関する知見を，さ性及び発現量が上昇することが報告されているが，らに臨床における薬物治療に応用するための研究が代謝性アシドーシス時における腎薬物トランスポー必要とされると考える．

タの発現変動と薬物腎排泄能への影響については不引明であった．そこで代謝性アシドーシスモデル動物を用いて薬物トランスポータの変動と薬物腎排泄について検討した．代謝性アシドーシスモデルラットの PSP 腎排泄への影響について調べた結果，代謝性アシドーシスモデルラットにおいて PSP の血中濃度は Normal ラットと比べ高値を示し，全身クリアランス及び腎クリアランス両方とも有意に低下した（図 4）．一方，メトホルミン投与群では変動が見られなかった．これらの結果から，代謝性アシドーシス時には，アニオン性薬物の体内動態が変化することが示唆された．さらに薬物トランスポータの発現量について検討したところ，PSP の血管側から細胞内への取り込みに主に関わるトランスポータ rOAT3
タンパク発現量が代謝性アシドーシスモデルラット
では Normal ラットと比べ顕著に低下した（図 5）．
一方，rOAT1 や PSP 刷子縁膜のトランスポータ群
では変動が見られなかった．これらの結果から，代謝性アシドーシス時には，rOAT3 のタンパク発現量が減少し，PSP の全身クリアランス及び腎クリアランスの低下を引き起こすことが示唆された．

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用文献1）H. Motohashi, Y. Sakurai, H. Saito, S. Masuda, Y.
Urakami, M. Goto, A. Fukatsu, O. Ogawa, K.
Inui, Gene expression levels and immunolocalization of organic ion transporters in the humankidney, J. Am. Soc. Nephrol., 13, 866–874 (2002).
2）Y. Sakurai, H. Motohashi, H. Ueo, S. Masuda, H.
Saito, M. Okuda, N. Mori, M. Matsuura, T. Doi,A. Fukatsu, O. Ogawa, K. Inui, Expression levelsof renal organic anion transporters (OATs) andtheir correlation with anionic drug excretion inpatients with renal diseases, Pharm. Res., 21,61–67 (2004).
3）Y. Sakurai, H. Motohashi, K. Ogasawara, T. Terada, S. Masuda, T. Katsura, N. Mori, M. Matsuura, T. Doi, A. Fukatsu, K. Inui, Pharmacokinetic
significance of renal OAT3 (SLC22A8) for anionicdrug elimination in patients with mesangial proliferative glomerulonephritis, Pharm. Res., 22,2016–2022 (2005).
4）H. Ueo, H. Motohashi, T. Katsura, K. Inui, Cl−dependent upregulation of human organic aniontransporters: Different effects on transport kinetics between hOAT1 and hOAT3, Am. J. Physiol.
Renal. Physiol., 293, F391–F397 (2007).
5）A. Gaowa, H. Motohashi, T. Katsura, K. Inui, Effects of metabolic acidosis on expression levels ofrenal drug transporters, Pharm. Res., 28, 1023–1030 (2011).

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