2020.12

No.

66

SHRSP/Izm における脳卒中発症メカニズムの解明に向けて
福山大学薬学部

病態生理・ゲノム機能学研究室

道原明宏

脳卒中は脳の血管に障害が起こる病気であり、急激な意識障害や神経症状を呈する疾患である。我が国における脳卒中の死亡率は、医療技術の進歩や食生活の欧米化に伴って低下してきた。しかし、現在も国内の死亡原因では、悪性新生物、心疾患、老衰に次いで第４位と上位を占めている。脳卒中の原因として第一義的に重要な疾病は高血圧である。
現在、疫学的調査の結果から、コレステロール（Chol）不足が原因で脳卒中（中でも脳内出血）を引き起こすことが明らかにされてきた。Chol は細胞膜の主要構成成分の１つである。血管内皮細胞中のChol 含量の低下は、膜の脆弱を引き起こし形質膜の流動性の増加、細胞増殖の減少を引き起こす。ゆえに、血清と脳内の Chol 低下は、それぞれ外側と内側から血液脳関門構成細胞に悪影響を及ぼし、虚血性脳卒中の発症に関与することが考えられる。また、血中 Chol 低下は、脳内出血だけでなく総死亡率、うつ病、自殺、骨粗鬆症に関与していることも報告されている。つまり、血中 Chol 低下機構を明らかにすることは、各種疾患の予防において重要であると言える。
重篤な高血圧を有し 100％脳卒中を自然発症する脳卒中易発症ラット（SHRSP/Izm：SHRSP）の病理学的所見はヒトと酷似していることから、ヒト脳卒中の研究に広く用いられている。SHRSP の血中Chol は、対照ラット（WKY/Izm：WKY）に比べ有意に低下していることが報告されている。Cholの 腸 か ら の 吸 収（SHRSP＞WKY）、血 中 か ら の 排 泄（SHRSP＜WKY）、肝 臓 に お け る Chol 合 成 能（SHRSP＜WKY）、胆汁酸合成の律速酵素である 7αヒドロキシラーゼの活性（SHRSP＝WKY）について比較検討した結果、SHRSP の血中 Chol 低下は肝臓における Chol 合成能の低下に強く起因していることが明らかにされた。Chol 合成経路の律速
Acetyl-CoASHRSPHMG-CoAR, MVK,PMVK activity
miRNA-214 levels
酵素である HMG-CoA 還元酵素の活性は同程
LiverMevalonate-PP1）度（SHRSP＝WKY）であった（図 1） 。しかProtein levels
mRNA levels
hnRNAlevels
MPD activity
し、この酵素より 3 つ下流のメバロン酸二リン
Characterization, Speciﬁc activity
酸脱炭酸酵素（MPD）の活性は SHRSP におい
Two weeks of ageて有意な減少を示した 1）。我々はさらに研究を進め、WKY と SHRSP の肝臓から各 MPD タンパク質を精製し、その性質を詳細に調査した結果、共に同程度の性質（Km 値、Vmax 値、等電点等）を有していることが示された 2,3）。肝臓中の MPD タンパク質量は SHRSP において有意な減少を示した 3）。しかし、MPD の比活性（精製タンパク質量当たりの活性）は共に同

Isopentenyl-PP
Squalene

Protein levels

SQE

mRNA levels

2,3-Epoxy Squalene
3-Keto-4-methyl-Zymosterol
HSD17β7 activity

mRNA levels

Protein levels

4-Methylzymosterol

hnRNAlevels

Degradation

Cholesterol

図 1. SHRSP の肝コレステロール合成低下に関与する酵素群の発現調節機構程度の値を示した（SHRSP＝WKY）3）。つまり、 HMG-CoAR:HMG-CoA 還元酵素、MVK: メバロン酸キナーゼ、PMVK: ホスホメバ

SHRSP の肝臓における MPD 活性の低下はタンパク質量の低下により引き起こされていることが明らかとなった。この MPD タンパク質量の減少は SHRSP の脳と肝臓でのみ生じており、2 週齢から引き起されていた（図 1、表 1）4,5）。
また、SHRSP の肝臓における MPD mRNA とhnRNA レベルは有意に減少していたことから、転写レベルの段階で減少を生じている可能性が考えられた（図 1）6）。さらに、SHRSP の肝臓ロン酸キナーゼ、MPD: メバロン酸二リン酸脱炭酸酵素、SQE: スクアレンエポキ
シダーゼ、HSD17β7: 17β- ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ 7、（＋）：
WKY に比べ SHRSP において有意に増加、（−）：WKY に比べ SHRSP において有意に減少、（±）：有意差なしTissues

Brain

Heart

Lung

Liver

Spleen Pancreas Stomach

Enzymes

MPD

N.I.

SQE
Hsd17β7

Small
Large
Kidney Testis
intestine intestine

N.I.

N.I.

N.I.

N.I.

N.I.

N.I.

N.I.

表 1. SHRSP の肝コレステロール合成低下に関与する酵素群の組織分布
各組織中の比較はタンパク質レベルで行った。
（−）：WKY に比べ SHRSP において有意に減少、（±）：有意差なし、N.I.：未調査における miRNA-214 の増加により、部分的に MPD mRNA の分解と翻訳の抑制が生じていることも示唆された（図 1）6）。10 週齢の SHRSP の脳を簡易的に分離した各領域（大脳、間脳、中脳）における MPD7）タンパク質レベルと Chol 含量は共に有意な低下を示した（図 2）。

その他、MPD より下流の Chol 合成酵素であるスクアレンエポキシダーゼ（SQE）と 17β- ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ 7（HSD17β7）の発現量（タンパク質ならびに mRNA レベル）はSHRSP の肝臓において有意な低下を示した（図 1、表 1：SQE は脳以外の調べた全ての組織で減少、HSD17β7 は肝臓のみで減少）8,9）。
一方、図 2 に示すように血中 LDL-Chol の取り込みに関与する LDL レセプター（LDLR）と余分なChol を HDL に排出する ATP 結合輸送膜タンパク質（ABCA1）の発現量は肝臓と精巣において、共に同程度の値（SHRSP＝WKY）を示した 8）。HDL-Chol の取り込みに関与するスカベンジャーレセプター
クラスＢタイプ１（SRB1）の発現量は SHRSP の肝臓において有意な増加を示した 8）。これらの結果から、SHRSP の肝臓は低下した Chol 含量を補うために SRB1 の発現量の増加を引き起こし、結果、血中の HDL-Chol の低下を生じていることが示唆された。また、SHRSP の血清中の VLDL と LDL も WKYに比べ有意に低下していた。これらの原因として、SHRSP の肝臓における VLDL の放出低下、あるいは各組織の SQE 低下による Chol 含量低下を補うために LDLR 以外の他のレセプターの増加を引き起こしている可能性が考えられた。
さらに、虚血性脳卒中と酸化ストレスの関係について研究を進めた結果、内因的影響により 10 週齢の SHRSP の脳において酸化タンパク質の有意な増加が示された（図 2）10）。その増加機構を明らかにするために、酸化ストレス除去酵素（15 種類）ならびに誘導酵素（8 種類）の mRNA レベルを測定し、有意差が認められた酵素のタンパク質量と活性を測定した結果、SHRSP における NADPH オキシダーゼ 3（NOX3：誘導酵素）の有意な増加が示された（図 2）11）。
以上の結果をまとめると、高血圧、血中 Chol 低下（外因的）、脳内 Chol 低下（内因的）、脳内酸化ス
トレス増加は、血液脳関門構成細胞に悪影響をBrain及ぼし動脈壊死を通じて、SHRSP の虚血性脳SHRSP

卒中発症に関与することが示唆された。近年、我々の研究室では新規脳卒中発症メカニズムのAcetyl-CoA（RORα）との結合性を減弱し、CLDND1 の発ABCA1

Cholesterol contents

SRB1Serum
SQE

HDL-C

ABCA1VLDL/LDL-C

LDLR

UptakeLDLR

今後は、SHRSP の Chol 合成低下に関与する酵参

Infarction, Hemorrhage

Cholesterol

Cholesterol

現に対し抑制的に作用することが示された 12）。

1. Sawamura M,et al.J Biol Chem.1992,267:6051.
2. Michihara A,et al.J Biochem.1997,122:647.
3. Michihara A,et al.J Biochem.1998,124:40.
4. Michihara A,et al.Biol Pharm Bull.2001,24:1417.
5. Michihara A,Yakugaku Zasshi 2004,124:683.
6. Michihara A,et al.Biosci Biotechnol Biochem.2015,79:1759.

Oxidized proteins

Total Cholesterol

HSD17β7流領域に存在する応答配列とオーファン受容体αく予定である。

Liver

SQE

して、Chol の低下は CLDND1 のプロモーター上成不全の詳細なメカニズムについて検討していCholesterol contents

Arterial necrosis

MPDの関係について研究を進めている。一部の結果と血中 Chol 低下により生じる細胞間密着結合形

NOX 3

MPDBiosynthesis

解明に向け、Chol と細胞接着分子（CLDND1）素群等に対する転写調節因子の同定、ならびにHypertension

Acetyl-CoATestis(tissues)

図 2. SHRSP における脳卒中発症機構
NOX3：NADPH オ キ シ ダ ー ゼ 3、ABCA1：ATP 結 合 輸 送 膜 タ ン パ ク 質、
SRB1：スカベンジャーレセプタークラス B タイプ 1、LDLR：LDL レセプター、（＋）：WKY に比べ SHRSP において有意に増加、（−）：WKY に比べ SHRSP において有意に減少、（±）：有意差なし考文献

7. Katayama M,et al.BPB Reports 2020,3:106.
8. Michihara A,et al.Biol Pharm Bull.2015,38:1879.
9. Matsuoka H,et al. Clin Exp Phamacol Physiol.2020,47:255.
10. Michihara A,et al.Biol Pharm Bull.2010,33:518.
11. Michihara A,et al.Biol Pharm Bull.2016,39:252.
12. Shima A et al. BPB Reports 2020,3:113.

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