腸内フローラによる薬物動態制御機構の解明

清水美貴子

慶應義塾大学薬学部緒言講師る 5）。そこで我々は、小腸における CYP1A1 機能に対す

近年、国民の健康志向の高まりに伴い、サプリメント

るプロバイオティクスの影響を調べることで、プロバイをはじめとする様々な健康食品が販売され、誰もが手軽オティクスがもつ発がんリスク軽減作用や予防効果のメに利用するようになった。その中でも特定保健用食品は、カニズムの解明につながるのではないかと考えた。また、その有効性や安全性を厚生労働省が認めているものであCYP3A4 は現在市場に出ている医薬品の半数以上の代謝り、消費者からの信頼は高い。今後、健康食品を何らに関与しており、その酵素活性の変動が多くの薬物の体かの疾病の改善目的で積極的に摂取する場合、薬物治療内動態、さらに効果や副作用に影響を与える 6）。健康食を行っていることは少なくなく、高齢化に伴いそのよう品との相互作用の事例としては、グレープフルーツジューな傾向は益々増加することが予想される。しかし一方で、スやセントジョーンズワートが小腸の CYP3A4 を阻害あ

食品成分が薬物代謝酵素や薬物輸送担体の機能に影響をるいは誘導するため、併用する医薬品の効果が増減する

与え、薬効や副作用に影響を及ぼす事例が知られ，適正という報告がある 7）。したがって、プロバイオティクスな医薬品の使用にとって大きな問題となっている 1-2）。

による CYP3A4 制御機構の解明は、乳酸菌食品と医薬品乳酸菌をはじめとするプロバイオティクスは、経口摂との相互作用を考えるうえで重要である。さらに、これら制御物質の同定を目指し検討を行った。

取後、小腸に定着し、腸内フローラの改善や消化管免疫機能の改善をすることで、様々な作用を発現する 。小3）

実験方法

腸は食物を始め、経口摂取された薬物や異物の代謝・吸収・排泄において重要な臓器であり、様々な薬物代謝酵ヒト消化管のモデルとして 3 週間培養した Caco-2 細胞素や輸送担体が存在し、薬物・異物代謝に大きく寄与しを用いた。プロバイオティクスは、Lactobacillus 属としている 。しかし、これまでプロバイオティクスによるて L.casei、Bifidobacterium 属として “ 特定保健用食品 ”

薬物代謝酵素や薬物輸送担体への影響に関する研究は行として市販されている菌種（以下、Bifidobacterium）を4）われていなかった。
我々は、ヒト培養細胞および動物を用いた研究により、

TCDD, DMBA, β-NF etc

プロバイオティクスの一つである Lactobacillus casei

90
hsp
AhR

（L.casei）が消化管での薬物代謝酵素や薬物輸送担体の細胞質遺伝子発現や機能を阻害あるいは誘導し、医薬品の体内動態を変化させることを明らかにした。本現象に科学的

90

hsp

AhR

エビデンスを与えるためには、プロバイオティクスによ核
Arnt

る薬物代謝酵素や薬物輸送担体の制御機構を明らかにす

Arnt AhRる事が重要である。

XRE

本研究において、我々は、まず、プロバイオティクスによる CYP1A1 と CYP3A4 の制御機構の解明を行っ

CYP1A1
Target genes; Aryl Hydrocarbon Receptor
AhRArnt ; Aryl Hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator; Xenobiotic Response ElementXREHsp90 ; Heat Shock Protein 90

た。CYP1A1 はダイオキシン類などの発がん性物質の代謝活性化に関与しているため（図 1）、その酵素活性の変動が発がんリスクの変化に影響を与える可能性があ

図 1 AhR による CYP1A1 遺伝子転写活性化機構
1清水美貴子用いた。

binding protein（C/EBPβ）の遺伝子発現およびタンプロバイオティクスの培養菌液を暴露した Caco-2 細パク発現を有意に増加させた。その他の CYP3A4 転写胞から RNA を抽出し、CYP1A1 および CYP3A4 の遺伝調節因子（核内受容体）の遺伝子発現およびタンパク発子発現量の変化を Real-time PCR を用いて測定した。両現に対する影響の有無は菌種によって異なっていた。

酵素の活性は、各酵素の特異的基質を添加し、その代謝CYP3A4 の遺伝子発現および活性は、L.casei の培養物量を HPLC および LC/MS にて定量する事で評価した。

菌液、濾液、生菌で有意に減少したが、死菌による影響は認められなかった。

次に、aryl hydrocarbon receptor（AhR）の誘導剤および阻害剤を用いて、プロバイオティクスによる CYP1A1

考誘導機構の解明を試みた。また、CYP1A1 のプロモー察

2 大腸内細菌である Lactobacillus 属と Bifidobacterium

ター活 性の変 化を electrophoretic mobility shift assay

属を Caco-2 細胞に暴露した時、CYP1A1 の誘導および（EMSA）により評価した。
さらに、CYP3A4 阻害機構の解明のために、CYP3A4CYP3A4 の阻害作用が認められた。これら制御機構としてを制御することが報告されている転写因子の遺伝子は以下のように考えられる。

発 現 量 や タ ン パ ク 発 現 量 の 変 化 を Real-time PCR や
1. CYP1A1 誘導機構

Western blotting にて評価した。
最後に、CYP1A1 誘導および CYP3A4 阻害成分の解EMSA を用いた解析の結果、L.casei は、AhR/Arnt

析を目的とし、プロバイオティクスの培養菌液、濾液、の XRE への結合を促進し、CYP1A1 の転写活性を促進

生菌および死菌を Caco-2 に暴露し、両酵素の遺伝子発することで CYP1A1 の遺伝子発現や活性を誘導するこ現量と酵素活性を測定した。とが明らかとなった。また、L.casei は他の強力な AhRアゴニストと共存した場合は、部分アゴニストとして働結果き、CYP1A1 活性を抑制することが示された。したがって、L.casei は、小腸で CYP1A1 による発がん物質の過1. CYP1A1度の代謝活性化を抑制すると考えられる。

Caco-2 細胞において、L.casei および Bifidobacterium

また、L.casei の生菌自身および菌が産生する物質にの菌数および暴露時間依存的に、CYP1A1 遺伝子発現CYP1A1 の誘導作用があると推察される。の有意な増加が認められた。CYP1A1 活性についても同様の結果が得られた。そこで次に、L.casei に対して

2. CYP3A4 阻害機構

CYP1A1 誘導機構の解明を試みた。L.casei 暴露による
CYP1A1 活性の誘導効果は、α-naphtoﬂavone（α-NF）

今回検討を行った両菌種による CYP3A4 の遺伝子発によって完全に抑制された。さらに、低濃度のβ-NF に現および活性の低下は、C/EBPβの誘導を介して転写よる CYP1A1 活性の誘導に対し、L.casei は相加・相乗レベルで起こる可能性が示された。また、影響が認め効果を示したが、高濃度のβ-NF の誘導効果に対してはられた C/EBPβを含む複数の CYP3A4 転写調節因子は、阻害作用を示した。また、L.casei 暴露により、AhR/ AhR単独あるいは複合的に作用して、CYP3A4 の転写抑制

nuclear translocator（AhR/Arnt）の xenobiotic responsiveを行っていると考えられる。さらに、菌種の違いによっelement（XRE）への結合が促進された。て、各転写調節因子への影響の程度に違いがあることが示唆された。今後は、これらの詳細を解明するために、

CYP1A1 の遺伝子発現および活性は、L.casei の培養CYP3A4 のプロモーター解析を行う予定である。

菌液、濾液、生菌で有意に増加したが、死菌による影響

また、L.casei の生菌自身および菌が産生する物質には認められなかった。

CYP3A4 の阻害作用があると推察される。今後さらに検討を行い、CYP1A1 および CYP3A4 を制御する物質

2. CYP3A4CYP3A4 の 遺 伝 子 発 現 お よ び 活 性 は、 今 回 検 討 にを同定したいと考える。これら制御物質の同定や、制御用 い た L.casei お よ び Bifidobacterium の 菌 数 お よ び

物質を多く含む菌種を明らかにすることで乳酸菌を含む暴露時間依存的に有意に減少した。さらに両菌種は、腸内細菌を制御および利用し、疾患予防や薬物療法の効

CYP3A4 転写調節因子の一つである CCAAT/enhancer率化が図れる可能性が高いと考える。
2腸内フローラによる薬物動態制御機構の解明

要謝約辞

ヒト消化管モデル Caco-2 細胞を用いた実験により、助成いただきました公益財団法人三島海雲記念財団にLactobacillus 属と Bifidobacterium 属の菌数および暴深謝致します。本研究の共同研究者は、明治薬科大学微露時間依存的な CYP1A1 の誘導および CYP3A4 の阻害

生物学教室の杉田隆博士、北里研究所研究部の竹内修博作用が認められた。L.casei では、小腸での AhR との相士であり、両博士に感謝致します。なお、本研究報告の互作用を介して、経口摂取された発がん物質の過度な代内容は、現在投稿準備中であることを申し添えます。

謝活性化を抑制する可能性が示唆された。この作用が、参考文献

プロバイオティクスが持つ発がんリスクの軽減作用および予防効果につながっているかもしれない。また、両菌

1）H. Takanaga, et al, : Br. J Clin. Pharmacol., 49, 49-58,2000.
2）A. Johne, et al, : Clin. Pharmacol. Ther., 66, 338-45,1999.
3）L. V. Hooper, et al, : Science, 291:881-884, 2001.
4）M. F. Paine, er al, : D. M. D., 34, 880-886, 2006.
5）R. Vrzal, et al：Biomed Papers, 148, 3-10, 2004.
6）F. P. Guengurich, : Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 39,
1-17, 1999.
7）Joseph I. Boullate, Vincent T. Armeniti,： 薬 物 代 謝 における特定食品と栄養素でない食事成分の効果 : 食品 - 医薬品相互作用ハンドブック（城西大学薬学部医薬栄養学科訳），
pp.152-164，丸善株式会社、2005.

種は、CYP3A4 の転写抑制作用を介して、CYP3A4 活性を阻害することが明らかとなった。この結果は、医薬品が CYP3A4 代謝を受ける場合には、その体内動態がプロバイオティクスとの併用により変化し、効果や副作用に影響を与える可能性を示唆するものであった。

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