アンジオテンシン変換酵素２の消化管アミノ酸吸収能とウイルス腸炎における病態生理学的意義の解析

久場敬司

秋田大学大学院医学系研究科
情報制御学・実験治療学講座 准教授

緒collectrin は腎近位尿細管の上皮細胞の刷子縁（管腔側）言
レニン - アンジオテンシン系は、血圧の昇圧因子であにおいて、B0 cluster の SLC6 ファミリーのアミノ酸トるアンジオテンシン II を介して、生体内における血圧ランスポーター B AT1、XT3s1/SIT1、XT2、ならびに調節や腎機能、水、電解質バランスの調節に寄与する。

XT3 と結合し、これら SLC6 分子の発現を制御していとりわけアンジオテンシン変換酵素（ACE）は、アンジることがわかった

オテンシン I の C 末端から２つのアミノ酸を切り落とし

Hartnup 症候群（ペラグラ様光線過敏症、小脳性運動失てアンジオテンシン II を産生するペプチダーゼである。

調、アミノ酸尿）の原因であることがわかっていたが、2000 年、ACE の初めてのファミリー分子として ACE2

申請者らは培養細胞ならびに遺伝子欠損マウスの解析かがクローニングされた。ACE2 はアンジオテンシン I とら ACE2 が腸管における B AT1 を介したアミノ酸の吸0６）0。B AT1 の家族性の遺伝的変異が、00

アンジオテンシン II の両方を基質とするペプチダーゼ収に寄与し、B AT1 の ACE2 結合ドメインに変異をもつであるが、C 末端から１つのアミノ酸だけを切り出す

Hartnup 家系では、腸管からのアミノ酸吸収の低下を認ために、結果的にアンジオテンシン II の産生を抑制し、めることを見出した

心血管機能の恒常性維持に寄与する

１）。つまり、ACE2 も腸管アミノ酸吸収不全型の Hartnup 症候群では重要な原因遺伝子で。また、ACE2 は２）新規の消化管ペプチド Apelin をもターゲットとする７）あることがわかった。

。

一方で、2003 年、新興呼吸器感染症 SARS（重症呼本研究報告では、ACE2 によるレニン - アンジオテン吸器症候群）の世界的な流行がおきたが、意外なことにシン系の制御ならびに下流の AT1 レセプター（アンジ申請者らは ACE2 が SARS ウイルスのレセプターであるオテンシン II の 1 型受容体）を介した炎症応答の制御ことを明らかにした

３）４）機構の解析結果を示す。

。すなわち、ACE2 は SARS ウイルスのレセプターとして、ウイルス粒子の細胞内侵入に不可欠な役割を担うことがわかった。興味深いことに材料および方法SARS ウイルスが ACE2 に結合することにより、ACE2

AT1R 遺伝子欠損マウスならびに野生型マウスにチオの発現が抑制され、アンジオテンシン II の上昇を介しグリコレートを腹腔内投与し、マクロファージを得た。てレニン - アンジオテンシン系を活性化し、急性肺傷害マクロファージを TLR4 リガンドである LPS あるいは４）。したがって、上TLR3 リガンドである poly I:C で刺激した後、Trizol 試

皮細胞において ACE2 は SARS レセプターとしてウイル薬を用いて RNA を抽出し、逆転写反応を行い、cDNAスの細胞内取り込みに関与する一方で、肺保護因子としを作製した後、後述の各種サイトカインについての定量を増悪化させることを明らかにした

５）て機能することがわかった

的 PCR を行った。

。

ACE2 の フ ァ ミ リ ー 分 子 と し て Collectrin が 同 定 さヒトマクロファージは、ヒト単球細胞株 THP-1 細胞れたが、Collectrin はプロテアーゼドメインを持たず、を phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) 処 理 に よ り

ACE2 の膜貫通領域に高い相同性を示す。Collectrin が、分化誘導して得た。ヒトマクロファージを LPS ならび

膵β細胞のインスリン分泌に関与することが報告されるに AT1 レセプター阻害剤 Losartan で刺激した後、同様一方で、Collectrin 遺伝子欠損マウスを作製して解析しに Trizol 試薬を用いて RNA を抽出して定量的 PCR をたところ腎臓でのアミノ酸再吸収の不全により著名なア行った。

ミノ酸尿をきたすことを見出した。詳細な解析の結果、
1

久場

敬

結WT
AT1R KO6司

1.

IL-6/18S

AT1 レセプター遺伝子欠損はマクロファージ炎症応答を減弱させる

5インフルエンザ感染モデルにおいて、ACE2 遺伝子欠4損マウスは、ウイルスの増殖には明らかな表現型を認め

32ないものの、肺や腸管でのサイトカイン応答に異常を認

1

め、アンジオテンシンⅡのシグナルを介した効果が考0010

1000LPS(ng/ml)
図１

果2

えられた（未発表データ）。そこで、LPS 刺激あるいは20

poly I:C 刺激により、野生型マクロファージでは IL6 などのサイトカイン産生が誘導されるが、AT1R 遺伝子欠Poly-I:C(μg/ml)

AT1 レセプター欠損によるマクロファージの自然免疫応答

損マウスでは LPS 刺激に対する応答は正常であったもの減弱のの poly I:C 刺激に対するサイトカイン応答が有意に抑Poly-I:C 刺激に対してＡＴ１Ｒ欠損マクロファージは、サイトカイン産生制されていた（図１）。

が低下している。

B＊＊80706050403020100＊＊＊304035302520151050IL-8/GAPDH expression
ratio

TNF-α/GAPDH
expression ratio＊

COX-2/GAPDH
expression ratio

A2520151050Losaitan−＋−＋Losaitan−＋−＋Losaitan

−＋−＋

LPS

−−＋＋LPS−−＋＋LPS−−＋＋−＋−＋

LPStreat

LPStreat

AT1R

Angiotensinogen

GAPDH

Renin
ACE
GAPDH
図２AT1 レセプター阻害剤 Losartan の LPS 刺激に対する影響

A）マクロファージの炎症性サイトカイン産生に対する Losartan の抑制作用。B）マクロファージにおけるレニン - アンジオテンシン構成因子の発現。
＊＊

6543212.576COX-2/GAPDHexpression ratio

IL-8/GAPDH expression
ratio

TNF-α/GAPDH
expression ratio

7

＊

5432
1

2.0
1.5
1.0
0.5

000Ang Ⅱ−＋−＋

Ang Ⅱ−＋−＋Ang Ⅱ−＋−＋

LPS

−−＋＋

LPS

−−＋＋

LPS

−−＋＋

図３

アンジオテンシン II の LPS 刺激に対する影響

アンジオテンシンⅡは、マクロファージの炎症応答に影響を与えない。

2アンジオテンシン変換酵素２の消化管アミノ酸吸収能とウイルス腸炎における病態生理学的意義の解析

AT1 レセプター阻害剤はマクロファージ炎症反応を抑制する

Losartan はアンジオテンシン II のアンタゴニストとしヒトマクロファージを LPS で刺激することにより、て機能するのではなく、独立に機能することが考えられ

2.

TNFα、IL-8、COX-2 の発現が上昇するが、これに対し、た。

Losartan で処理すると、これらの炎症性サイトカイン

3.の発現は著しく抑制された（図２Ａ）。Losartan の効果

AT1 レセプター阻害剤により PPAR-gamma が活性化され抗炎症効果を発揮する

さらに、Losartan の抗炎症作用のメカニズムを明ら

オテンシン系の構成因子の発現を調べたところ、Reninかにするため、TLR4 の下流の NF-kB の活性化状態をや ACE の発現は全く認められなかったものの、AT1 レ

Western Blot で調べたところ、Losaratan 処理により、セプターならびに Angiotensinogen の発現が認められマクロファージの NF-kB の活性化は、ほとんど抑制された（図 2 Ｂ）。そこで、アンジオテンシン II をマクロていなかった。すなわち、Losartan は TLR4-NF-kB の経ファージ培養系に添加し、AT1R 活性化によるサイトカ路には影響を及ぼさず他の経路を介して抗炎症作用を発イン産生の影響を調べたところ、アンジオテンシン II揮することが分かった（図４）。一方で、近年 Losartan が、による増強効果は認められなかった ( 図３)。すなわち、Peroxisome proliferator–activated receptor-γ (PPAR-γ )Phospho-IκBα/Total-IκBα Ratio

は、容量依存的であった。このとき、レニン - アンジ1.4を活性化することが報告されたことから、Losartan と同＊時に PPAR-γのアンタゴニストでマクロファージを処理1.2したところ、Losartan による炎症抑制作用が完全にブ1.0ロックされることが分かった（図５）。

0.80.6

考

0.4以上より、ACE2 は、インフルエンザ感染においてア0.2

ンジオテンシン II シグナルの抑制を介して、過剰な炎0症応答を抑制していることが示唆された。マクロファー

Phosphorylated-IκBα

IκBα

図4察ジにおいて、AT1 レセプターは TLR3 を介した自然免疫応答に重要な役割を担うことが明らかになった。一phosphorylated
unphosphorylated

方で、TLR4 を介した炎症応答には関与しないことがわ

LPS−＋＋＋かった。さらに、AT1 レセプターの阻害剤 Losartan は、

Losartan−−＋＋

GW9662−−−＋PPAR-γを活性化することにより抗炎症作用を発揮することが分かった。マクロファージの炎症応答にアンジオ

AT1 レセプター阻害剤の LPS 刺激による IκBαのリン酸化

テンシン II の活性化が重要であることが示唆され、腸に対する影響
AT1R 阻害剤（Losartan）ならびに PPAR-γアンタゴニスト (GW9662) は、管で豊富に発現する ACE2 はアンジオテンシン II を負マクロファージの IκBa の活性化に影響を与えない。に調節することによりウイルス性腸炎の病態発症におけ＊＊IL-8/GAPDH expression
ratio

TNF-α/GAPDHexpression ratio

1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.20＊

＊

1.2

1.2

1.0

1.0

COX-2/GAPDHexpression ratio

＊

0.8
0.6
0.4
0.2

0.8
0.6
0.4
0.2

00LPS＋＋＋＋

LPS＋＋＋＋

LPS＋＋＋

Losartan−−＋＋

Losartan−−＋＋

Losartan−−＋＋

GW9662−＋−＋

GW9662−＋−＋

GW9662−＋−＋

図５PPAR-γアンタゴニストの AT1R 阻害剤の抗炎症作用に対する影響＋

AT1R 阻害剤（Losartan）によるサイトカイン産生抑制は、PPAR-γアンタゴニスト (GW9662) によりブロックされる。ただし、COX-2 の発現は影響を受けない。

3

久

場

敬

司

る炎症制御に寄与する可能性が示唆された。今後、腸炎

しては、TLR3 の活性化を抑制すると同時に核内受容体モデルで ACE2 の役割を解析していくと同時に ACE2 のPPARγの活性化が炎症抑制に重要であることが分かっ新しいターゲットペプチドである Apelin の役割も解析た。今後、TLR3 － NF-kB シグナルならびに PPARγシしていく予定である。

グナルと AT1 シグナルとの相互作用のメカニズムを解明していくことにより、新しいウイルス性腸炎の治療法

近年、オートファジーという自己貧食の制御機構が自開発へとつなげていきたい。

然免疫と関わることが明らかになってきているが、腸管でのペプチド代謝ならびにアミノ酸吸収に寄与する
ACE2 が炎症性腸疾患においてどのように炎症を制御す謝辞
本研究の遂行のため研究助成を賜りました財団法人三るかは未解明な部分が多い。今後、ACE2 による腸管で島海雲記念財団に深く感謝申し上げます。のアミノ酸代謝、吸収を制御する分子、化合物などがウイルス性腸炎や炎症性腸疾患の新しい治療法、予防法につながることが期待される。

文要２）Kuba K, et al. Circ Res 2007; 101: e32.

献１）Crackower MA, et al. Nature 2002; 417: 822.

約３）Li W, et al. Nature 2002; 426: 450.

インフルエンザ感染において、ACE2 は、肺や腸管で４）Kuba K, et al. Nat Med 2005；11: 875.のウイルスの増殖には影響を及ぼさないものの、アンジ

５）Imai Y, Kuba K, et al. Nature 2005; 436: 112.

オテンシンⅡを負に調節することによりマクロファージ

６）Danilczyk U, et al. Nature 2007; 444: 1088.のサイトカイン応答を抑制する。細胞内メカニズムと

７）Camargo SM, Kuba K, et al. Gastroenterology 2008; 136: 872.

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