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その遺伝子送達制御に向けた新規治療の基礎的研究

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(1)

その遺伝子送達制御に向けた新規治療の基礎的研究

著者 田口 久美子

雑誌名 星薬科大学紀要

号 60

ページ 67‑74

発行年 2018‑12‑10

URL http://id.nii.ac.jp/1240/00000813/

(2)

近年、 日本における糖尿病患者数は、 ライフスタイル の変化と高齢社会の進展に伴って急速に増加し社会問題 となっている。 厚生労働省の 「国民健康・栄養調査」

(平成

28

年) によると、 糖尿病が強く疑われる者 (糖 尿病有病者) も糖尿病の可能性を否定できない者 (糖尿 病予備群) もそれぞれ約

1,000

万人と推計された1)。 糖 尿病治療の目標は、 糖尿病症状を除くことはもとより、

糖尿病性合併症の発症・増悪を防ぐことにある。 糖尿病 は 「合併症の病気」 と言われるほど、 様々な合併症が起 こりえる。 例えば、 網膜症、 腎症、 神経障害など細い血 管の障害で起こりやすい合併症や、 脳梗塞、 狭心症、 心 筋梗塞、 動脈硬化症など大血管の障害により起こる合併 症など多岐にわたる。 合併症の成因が複雑で、 これら疾 患を併発することも多く、 完全な糖尿病性合併症を予防 することはまだできない。 しかしながら、 これら疾患に 共通した病理学的特徴は、 血管障害であり、 血管の機能 の重要性がクローズアップされ、 糖尿病性合併症治療薬 の開発が期待されている。

疫学的解析から、 血糖コントロールが良好なほど、 合 併症の発症・進展リスクが減少することが明らかとなっ ているが2)、 大血管障害については、 それだけでは発症 進展を防げないことも知られている3,4)。 現在、 糖尿病 性血管障害、 中でも大血管障害は、 血管内皮機能の低下、

特に、 内皮由来一酸化窒素合成酵素 (eNOS) による一 酸化窒素 (NO) 産生系の障害により生じることがわかっ ている。 血管内皮細胞は、 血管の最も内側にある細胞で、

NO

などの血管作動性物質を放出しており、 血管壁の収 縮や弛緩をはじめとして、 血管壁の炎症細胞の接着、 血 管透過性、 凝固・線溶系の調節など様々な作用を行って

いる。

NO

産生の低下により、

Fig. 1

に示すように、 合 併症の進展リスクを高めることから、 血管内皮機能を改 善するための有効な治療が求められている。 しかしなが ら、 血管内皮細胞レベルで起こっている複雑な変化は未 だわからないことが多い。

現在、 様々な基礎研究や臨床研究において、 血管内皮 機能障害の測定が血管障害の予知・進展指標になるかも しれないと認識され、

2012

年から血管内皮機能測定が 保険収載され、

2013

年には日本循環器学会により 「血 管機能の非侵襲的評価法に関するガイドライン」 が策定 され、 臨床現場での血管内皮機能測定が広がり、 血管障 害の予防に効果を発揮している。

一方、 新規血中情報伝達物質として最近注目されてい る物質に細胞外小胞 (EVs) がある。

1960

年代に

Wokf

は、 活性化された血小板から膜小胞体として放出される 粒子を見出した5)。 その粒子には、 血液凝固促進活性や、

その他単球や血管内皮細胞の活性化作用があることが報 告され6-8)、 放出粒子自体が生理的に重要な物質であるこ とがわかり、 現在では

EVs

と呼ばれている。 こうした

EVs

は、 さらにエンドサイトーシスにより産生放出さ

― 67 ―

!"#$%

&'()*+,-.

田口 久美子

星薬科大学 機能形態学研究室

Elucidation of pathophysiological roles of circulating microparticles and pilot study on the potential new treatment for the gene delivery

Kumiko TAGUCHI

Department of Physiology and Morphology, Institute of Medicinal Chemistry, Hoshi University

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Fig. 1

(3)

れるエクソソーム、

0.1〜1.0 m

の細胞膜断片として産 生放出されるマイクロパーティクル (MPs)、 およびア ポトーシス時に産生放出されるアポトーシス小体の3つ に分類される9)

MPs

は、 正常条件下でも自発的に放出 されているが、 さらに病態時では細胞の活性化やアポトー シスにより産生放出されてくる10)。 正常条件下および病 態条件下どちらにおいても、 血小板だけでなく、 様々な 種類の細胞 (血中循環細胞 赤血球、 リンパ球、 単球等) や血管壁細胞 (血管内皮細胞、 血管平滑筋細胞)) から、

それぞれの細胞に含有されていたタンパク質や

mRNA

MP

の表面や内部に含有しながら放出されることが 分かってきた11-14)。 近年、 糖尿病病態時に循環

MP

量が 増加し、 血管内皮細胞は血中を循環している

MP

の主 要な標的細胞の1つであることが報告された15-18)。 しか しながら、 これまで血中循環

MPs

の生理的機能や組成、

また、 その産生制御機構の詳細についてはほとんどわかっ ていない。 著者は、 上述した点について明らかになれば、

糖尿病性血管障害時の新しい治療方法や予防方法が見い だされるのではないかと考え、 基礎研究を行っている。

本稿では、 糖尿病病態時の血管内皮障害から生じる

NO

産生障害と

MPs

の関係について行った研究成果を紹介 する。

1. MPs

糖尿病患者において循環

MP

量の増加が報告されて いることから15-18)、 著者はまず実験的糖尿病モデルラッ トにおいて、 循環

MP

量の測定を試みた。 その結果、

対照群と比較して、 ストレプトゾトシン (STZ) 誘発糖 尿病ラット (28-44 週齢) の循環

MP

量、 特に血小板 由来

MP

量の増加が確認された (Fig. 2)19)。 このこと より、 ヒトと同様に病態モデルにおいても循環

MP

が増加していることが明らかとなり、

MPs

の病態生理 的意義および血管障害との関係性を検討する必要がある ことがわかった。

2. MPs

血管内皮細胞は、 プロスタサイクリン、

NO、 内皮由

来過分極因子の3種類の血管弛緩因子を産生・放出し、

血管機能の恒常性の維持に重要な役割を果たしてい

20-22)。 これら弛緩因子の弛緩寄与度は血管径によるが、

血管径が大きい大血管においては、

NO

が主要な因子と なる。

NO

の産生経路の一つとして、 アセチルコリン (ACh) 誘発の

eNOS

活性化がある23)。 これは、

ACh

血管内皮細胞上のムスカリン受容体に作用することで

Ca2+ channel

が開口し、 細胞内に流入した

Ca2+が calmodulin

と結合して複合体を作ることで

eNOS

を活 性化して

NO

を産生させると言われる古典的経路であ る。 糖尿病時、 この経路の活性減弱により、

NO

産生の 減少および血管弛緩反応が減弱することを当研究室にお いて初めて観察した24-25)。 そこで、

NO

寄与度の高い

STZ

誘発糖尿病ラットの頸動脈を用いて、

ACh

誘発内 皮依存性血管弛緩反応を観察した。 その結果、 頸動脈に おいても対照群と比較し、 糖尿病群で弛緩反応の減弱が 確認された19)。 このため、 糖尿病時の循環

MPs

量の増 加と頸動脈における内皮機能の低下の関係性を探るため、

正常頸動脈に対照群由来

MPs

と糖尿病群由来

MPs

30

分間処置し、

ACh

誘発血管弛緩反応を観察したとこ ろ、 糖尿病群由来

MPs

を処置したもののみ、 弛緩反応 の減弱が確認された (Fig. 3)。 さらに、 この時、

eNOS

の発現低下と膜タンパクであり

eNOS

の発現や活性を 制御していると言われている26, 27)

caveolin-1

の発現が 糖尿病群由来

MPs

を処置した頸動脈で増加しているこ とが明らかとなった (Fig. 4)。

本実験より、 糖尿病病態時の循環

MPs

は、 次に示す ように頸動脈に作用したと考えられる。

MPs

は膜小胞 体の断片であり、

caveolin-1

を豊富に含むことから、 糖

B A

Fig. 2 MP

STZ

MPs ! A "# ELISA ! B "

$%&'()! A " Annexin V ! MP *+",-./

0 MP 1'()! B "23456 MP '()7 89:;<=>?! SE ",@) *P < 0.05, ***P < 0.001

$ %

Fig. 3 MPs !"#$

%&'()* A +,-#$%&'()* B +

STZ

MPs 30 GHIJK LMNOPQ ACh 2RS TUVWXYZ[! A " SNP 2RST\UVWXY Z[! B "'() SNP XYZ[OF]^_`ab

#`cI56 MPs 82RSTdeOf$ISTUV WXYZ[gh/ib#^@j/0)789:;<

=>? (SE) ,@) *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001

(4)

尿病時、 循環

MPs

は、 血管に接着したため、 頸動脈の

caveolin-1

量が増加したものと考えられる。 その結果、

caveolin-1

eNOS

の発現を制御することで、

ACh

NO

産生の減少および弛緩反応の減弱をもたらした。

このように、 病態由来の循環

MPs

は、 血管に接着する ことで、 血管内のシグナル伝達を制御し、 血管内皮機能 を急速に低下させる可能性が示唆された。

3. MPs

血小板由来

MPs

が糖尿病に増加していることを著者 らは確認した19)。 血小板は生体の止血機構に重要な役割 を果たしていること以外に、 血管障害の進展にも血小板 が重要な役割を果たすと考えられている28)。 例えば、 糖 尿病患者では血小板寿命の短縮29)、 血小板粘着能あるい は凝集能の亢進30)、 アラキドン酸代謝の亢進31-33) ならび に血小板放出反応34-36) が報告されている。 そこで、 糖 尿病時の血管内皮依存性弛緩反応の減弱が血小板とどの ようにかかわっているのかを調べた37)

STZ

誘発糖尿病 モデルラットおよび対照ラットより単離した血小板をラッ ト頸動脈に処置したところ、

ACh

誘発内皮依存性血管 弛緩反応は、 糖尿病ラット由来血小板処置時のみ有意に 弛緩反応が減弱した。 同様に、

ACh

刺激による

NO

生も糖尿病群由来血小板処置時のみ減少した (Fig. 5)。

これに対して、 血小板処置はソディウムニトロプルシド (SNP) 誘発内皮非依存性血管弛緩反応に影響を与えな かった (Fig. 5B)。 この結果から、 血小板も血管平滑 筋ではなく、 血管内皮細胞に作用することが明らかとなっ た。

そこで、 その機序について検討した (Fig. 6)。 正常 ラット頸動脈に糖尿病群由来血小板を処置すると、

CD61

および

CD62P

の発現が増加していることをまず 確認した。

CD61

は血小板マーカーであり、

CD62P

活性化血小板マーカーである。 つまり、 ラット頸動脈上 で糖尿病由来の血小板は、 接着し、 かつその血小板は活 性化していた可能性が示唆されたのである。 この時、 糖 尿病群由来血小板は、 酸化ストレスを増加させ、

Akt

活性および

eNOS

の活性・発現を低下させ、 血小板の 凝集や血管壁の収縮を引き起こす物質であるトロンボキ サン

A2

の産生を増加させた (Fig. 6)。 これらのこと から、 糖尿病時、 活性化した血小板が血管内皮細胞に接 着し、

eNOS/NO

産生経路を制御し、 一方で、 血小板よ りも小さい血小板由来

MPs

は血小板よりも早くターゲッ ト細胞に作用すると言われていることから、 活性化した 血小板はトロンボキサン

A2

の産生を増加させることで、

血小板由来

MPs

により低下していた血管内皮機能をさ らに増悪させている可能性が考えられる。

血小板は、 血管壁の損傷により極めて迅速・鋭敏に活 性化し、 変形や粘着・凝集を引き起こして崩壊し、 微細 粒子 (MPs) 化する。 実際に、 動脈硬化病変では、 血

― 69 ―

1.0

$

-actin0.6 0.8

140 kDa +Veh +CMPs +DMPs

$

eNOS/

0.2

0.4

*

-Actin eNOS

+Vehicle +Control MPs

+Diabetic MPs 0.0

%

22 kDa Caveolin-1

+CMPs +DMPs +Veh

-Actin β

β

Fig. 4 MPs eNOS

caveolin-1

STZ

MPs 30 ! eNOS " A # caveolin-1 " B #$%& western blot '()*

+,-./01234" SE #56* *P < 0.05 vs. Vehi cle. 78 19 9:;<

%

$

&

9HK &RQWURO 3/7V

67=

3/7V

Fig. 5

NO

STZ =>

?@A 30 ! ACh BCD EF?GHIJK" A # SNP BCLDEF?GHI JK" B #()*MNOP?@A 30 ! ACh QR" 10

S6

M # NO TU&

" C #()*VW SNP HIJK<XYZ[\

]^[N_`?@A-?GBCabcd NO T UeNf]^5BCDEFHIJKegMh]^Y6i Mj*+,-./01234 (SE) 56* *P < 0.05,

***P < 0.001 vs. Control + Vehicle. # P < 0.05, ## P <

0.01, ### P < 0.001 vs. Control + Control PLTs. 78 37

9:;<

(5)

小板由来

MPs

が生じると、 血小板内顆粒に含有されて いる種々の生物学的活性物質が放出され、 動脈硬化の進 展や血栓形成に寄与することが示唆されているが、 詳細 なメカニズムは解明されていない28, 38, 39)

。 これらの変化 は糖尿病時にも観察されていることから、 同様のメカニ ズムが働いている可能性があり、 病態時の活性化血小板 とその

MPs

の役割や相互関係を解明することは、 血管 機能不全への早期診断および新規治療戦略に貢献できる と考えられる。

4. EVs

先の研究より、 糖尿病動物から採取した血小板や血小 板由来

MPs

eNOS

を減少させることで血管内皮依存 性弛緩反応を減弱させている可能性が示された。 このた め、 糖尿病時における血管内皮機能不全がどのように起 こるのか、 特にどのように血管内皮細胞から

eNOS

減少していくのか検証する必要があると考え、 ヒト臍帯 静脈内皮細胞 (HUVECs) を用いて検討することにし た。

HUVECs

に低濃度グルコース (5×10-3

M) を処置し

た群 (LG EVs群;正常血糖を維持している健常者の血

中をイメージ)、 高濃度グルコース (22×10

M) を処

置した群 (HGEVs群;高血糖状態が維持された糖尿病 患 者 の 血 中 を イ メ ー ジ ) 、 低 濃 度 グ ル コ ー ス と

Angiotensin II

(Ang II ; 10-7

M) を処置した群 (LG- Ang EVs

群;高血圧患者の血中をイメージ) および高濃 度グルコースと

Ang II

を処置した群 (HG-Ang EVs 群;糖尿病患者で多くみられる高血糖・高血圧状態の血 中をイメージ) の

4

群を作成し

48

時間後、

MPs

の一種 である

EVs

の量を測定した40)。 その結果、

HGEVs

群は

LGEVs

群と比較し、

EVs

産生量に変化がないことが明 らかとなった (Fig. 7)。 一方、

LG-Ang EVs

群や

HG- Ang EVs

群では

LGEVs

群と比較し約

3

倍有意に産生 量が増加した (Fig. 7)。

以上の結果から、 グルコース刺激のみでは、 グルコー ス濃度に関係なく

EVs

産生量に変化をもたらさないが、

Ang II

の刺激は

EVs

産生を促進することがわかった。

以前から、

Ang II

処置によって

EVs

の産生が増加する という報告41-45) や高血圧を併発した

2

型糖尿病患者で

EVs

量が増加しているという報告46, 47) があった。 し かしながら、

Ang II

がどのように

EVs

を産生させ、 か つ血管内皮機能へ影響を与えているのか全く不明であっ た。 そこで、 まず、 上記した

4

種類の

EVs

(LGEVs、

HGEVs、 LG-Ang EVs

および

HG-Ang EVs) を処置

した正常マウス胸部大動脈における血管内皮依存性弛緩 反応および

NO

産生を検討した (Fig. 8)40)

LGEVs

と比較して、

HGEVs

群は血管弛緩反応においても

ACh

刺激による

NO

産生においても変化が観察されなかっ

&

%

$

0.2

0.3 ##

6 8

*

ctin

+Control PLTs +STZ PLTs 0.0

0.1

2 4

CD62P/-ac

'

S$NW 9HK &RQWURO

3/7V 67=

3/7V 67=

&RQWURO 0

Control STZ

9HK &RQWURO 3/7V

67=

3/7V

9HK &RQWURO 3/7V

67=

3/7V

) (

S$NW

H126 SH126

&' $NW

$FWLQ

&'3

$FWLQ

)

( $FWLQ

β β

β

Fig. 6 !"#$%&

STZ

30 !"#$ CD61 %

&'(' ; A ) CD62P %*+,&'(' ; B )-

./ western blot 0"12345"#$

6 ACh 78"9 !:- 8-isoprostane /%;,<=

<&'(' ; C )>?@AB% p-Akt Akt p-eNOS eNOS

-actin ; D )-*+CDEFGD B

2

%CDE

FGD A

2

HIJ ; E )KL/123'MNOPQRS TU% SE )VW3 *P < 0.05, ***P < 0.001 vs. Control + Vehicle. #P < 0.05, ##P < 0.01 vs. Control + Control

PLTs. X6"YZ[\]9^_`ab-cde*

+,-fgW% F )3 TX A

2

; CDEFGD A

2

. hi 37 jklm

/ /* * + +* * /

/*

(9V +*

(9V /*

$QJ (9V

+*

$QJ (9V

aN'D

o te in (ng ) n t CD144 pr o Equ ivale n

Fig. 7 #$ EVs '

HUVECs "nop?q'<% 5 r 10

-3

M )#$% LGEVs s ) top?q'<% 22 r 10

-3

M )#$% HGEVs s)nop?

q'< Ang II % 10

-7

M )#$% LG-Ang EVs s)u

"top?q'< Ang II #$% HG-Ang EVs s)"

KL\] EVs -/ EVs &'('Vv9 CD144 2 /w9xeVyz3'MNOPQRSTU% SE) VW3

*P < 0.05, **P < 0.01 vs. LG EVs. hi 40 jklm

(6)

た。 一方、

HG-Ang EVs

群は血管弛緩反応の減弱と

ACh

刺激による

NO

産生量の低下が確認された。 この 結果は、 糖尿病時に産生放出される血小板由来

MPs

同様に、 高血圧を併発した糖尿病病態時に産生される内 皮細胞由来の

MPs

も血管内皮機能不全を促進させる可 能性が示唆された。 しかしながら、

LG-Ang EVs

群は、

EVs

量が非常に多いにも関わらず、 血管弛緩反応や

NO

産生量は

LG EVs

群と変化を示さなかった (Fig. 8)。

ここまでの結果から、 血管弛緩反応の減弱や

NO

産生 量の低下は、

EVs

量に依存するものではなく、 高血糖 状態と

Ang II

によって刺激を受けて産生される

EVs

の質が正常時に産生される

EVs

と異なっているという ことを示すこととなった。

続いて、

eNOS

および

eNOS

の活性を調節している

extracellular signal-regulated kinase

(ERK1/2)48) 発現および活性を検討した。 その結果、

eNOS

について は、 血小板由来

MPs

と同様に、

EVs

は活性に変化をも たらすことはないが、 血管弛緩反応を減弱させた

HG Ang-EVs

を処置した場合のみ、 発現を低下させた (Fig.

9) 。 さらに、 ERK1/2

については、

EVs

処置によって

ERK1/2

発現に変化がもたらされることはないが、

HG Ang-EVs

を処置した場合のみ

ERK1/2

が活性化するこ とを確認した。 この結果から、 内皮細胞由来

EVs

によ る血管内皮機能不全には

ERK1/2

の活性が関与してい る可能性が示唆された。 そこで、

HUVECs

に高濃度グ

ルコースと

Ang II

以外に

ERK1/2

活性阻害薬である

PD98059

を 処 置 し 、 産 生 さ れ た

EVs

(HG Ang-

PDEVs

群) を用いて、 正常マウス胸部大動脈による内 皮依存性弛緩反応と

ACh

刺激による

NO

産生を検討し た (Fig.10) 。 そ の 結 果 、

PD98059

を 処 置 し た

HG Ang-PDEVs

群は、

HG-Ang EVs

群と比較して、 内皮 依存性血管弛緩反応の増大と

NO

産生量の増加を認め た。 つまり、 糖尿病病態時、 内皮細胞から産生放出され

EVs

ERK1/2

を活性化させている可能性があり、

eNOS

の発現を制御することで

NO

産生の低下および 血管弛緩反応の減弱をもたらすことがわかった (Fig.10)。

MPs

は血球由来細胞や血管壁由来細胞から産生放出 される微小膜粒子である。 本研究においては、 血小板由

MPs

MPs

の一種である血管内皮細胞由来

EVs

着目し、 大血管における

NO

産生という観点に絞り検 討した結果を示した。 そして、 糖尿病病態時には、

MPs

EVs

の産生量が増加しているだけでなく、 質的変化 をもたらしている可能性を明らかにした。 加えて、

MPs

EVs

は、 処置

30

分という短時間で内皮機能を劇的 に低下させる作用をもつことも明らかにした。

MPs

血小板活性化により、 または

Ang II

刺激により産生さ れ、 グルコース濃度により質的変化をもたらした可能性 が考えられる。 質的変化については、

MPs

に含有され

― 71 ―

0 0

Control +veh

%

$

20

40

ation (%) 20

40

ation (%)

Control +LG-Ang EVs Control +HG-Ang EVs ##**

60 80

Relaxa

Control +veh Control +LGEVs Control +HGEVs

60 80

Relaxa

5 6 7 8 9 100

ACh (-log M) Control +HGEVs

5 6 7 8 9 100

ACh (-log M)

el

20 *

&

ted NOx leve ol/g/min) 10 15

ACh-stimulat (10-5mo 5 10

A

+Veh +LG EVs

+HG EVs

+LG -Ang EVs

+HG -Ang EVs 0

Fig. 8 EVs

! NO "#

HUVECs EVs Fig. 7

30 !"#$ ACh %&

'()*+,-./01 A and B 2 ACh 34 NO

5 C 67$8 HG-Ang EVs 9:;./01:<=

>3? NO 5:<@ABC8DEFGHIJKLM N SE OP$8 *P < 0.05, **P < 0.01 vs. +Veh. ##P <

0.01 vs. Control +LG-Ang EVs. QR 40 STU

/*

(9V +*

(9V /*

$QJ (9V

+*

$QJ (9V S

SH126

/*

(9V +*

(9V /*

$QJ (9V

+*

$QJ (9V S

S(5.

%

$

SH126 H126 DFWLQ

(5.

DFWLQ

K1/2

2.0 2.5

*

##

-ERK1/2/ERK

0 5 1.0 1.5

p-

+LG EVs

+HG EVs

+LG -Ang EVs

+HG -Ang EVs 0.0

0.5

EVs EVs

actin

1 0 1.5

ERK1/2 /-a

0.5 1.0

+LG EVs

+HG EVs

+LG -Ang EVs

+HG -Ang EVs 0.0

β β

Fig. 9 EVs

eNOS ! ERK1/2 $%&'(

HUVECs V4W23X EVs

Fig. 7 !"#$ eNOS A

>3? ERK1/2 B :Y+2&Z Western blot [3X6 7$8DEFGHIJKLMN SE OP$8 *P < 0.05 vs. +LG EVs. #P < 0.05, ##P < 0.01 vs. Control +HG EVs.

QR 40 STU

(7)

るタンパク質等についてさらなる検討を行うことが必要 だが、 その一端に

ERK1/2

の活性が関与している可能 性が明らかとなった。 さらに、 短時間で血管側の

eNOS

の発現が減少するとい事象も発見することができた。 こ れは、 内皮細胞が

eNOS

を含有した

MPs

(今回は

EVs

として) を産生放出している可能性を示唆していると著 者は考えているが、 この点はまだ未解明である。 血中を 循環する

MPs

の含有物の同定や内皮機能とのクロストー クを検討していくことにより、 今後、 糖尿病性血管内皮 機能障害発症機序の解明だけでなく、

MPs

をターゲッ トとした新たな糖尿病性血管合併症の治療および予防戦 略が確立していくと確信している。

本研究を遂行するにあたり、 平成

29

年度星薬科大学 大谷記念研究奨励金を賜りましたことに対し、 大谷卓男 理事長ならびに田中隆治学長に深く感謝申し上げます。

また、 多大なるご指導を賜りました星薬科大学機能形態 学研究室の小林恒雄教授に心より御礼申し上げます。 最 後に、 本研究にご指導、 ご協力いただきました松本貴之 准教授並びに同研究室員の皆様に深く感謝いたします。

開示すべき利益相反はない。

0

Control +veh

***

%

$

20 40

ation (%)

Control +HG-Ang EVs Control +HG-Ang-PDEVs #

60 80

Relaxa

5 6 7 8 9 100

ACh (-log M)

&

&

Fig. 10 EVs

HUVECs Ang II

EVs HG-Ang EVs Ang

II PD98059 ERK1/2 !"

EVs HG-Ang PDEVs 30 #$%&'( )*+

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1)

厚生労働省 平成

28

年 「国民健康・栄養調査」 平成

29

9

21

2) Ohkubo Y, Kishikawa H, Araki E, Miyata T, Isami S, Motoyoshi S, Kojima Y, Furuyoshi N, Shichiri M.Intensive in- sulin therapy prevents the progression of diabetic microvascular complications in Japanese patients with non-insulin- dependent diabetes mellitus: a randomized prospective 6-year study. Diabetes. Res. Clin. Pract., 28, 103-117

(1995).

3) The Funagata Diabetes Study. Tominaga M, Eguchi H, Manaka H, Igarashi K, Kato T, Sekikawa A.Impaired glucose tolerance is a risk factor for cardiovascular disease, but not impaired fasting glucose. Diabetes. Care., 22, 920-924

(1999).

4) Stratton IM, Adler AI, Neil HA, Matthews DR, Manley SE, Cull CA, Hadden D, Turner RC, Holman RR.Association of glycaemia with macrovascular and microvascular complications of type 2 diabetes

(UKPDS 35): prospective obser-

vational study. BMJ., 321, 405-412

(2000).

5) Wolf P.The nature and significance of platelet products in human plasma. Br. J. Haematol., 13, 269-288

(1967).

6) Hugel B, Mart?nez MC, Kunzelmann C, Freyssinet JM.Membrane microparticles: two sides of the coin. Physiology

(Bethesda)., 20, 22-27 (2005).

7) Miyazaki Y, Nomura S, Miyake T, Kagawa H, Kitada C, Taniguchi H, Komiyama Y, Fujimura Y, Ikeda Y, Fukuhara S.High shear stress can initiate both platelet aggregation and shedding of procoagulant containing microparticles.

Blood., 88, 3456-3464

(1996).

8) Ueba T, Haze T, Sugiyama M, Higuchi M, Asayama H, Karitani Y, Nishikawa T, Yamashita K, Nagami S, Nakayama T, Kanatani K, Nomura S.Level, distribution and correlates of platelet-derived microparticles in healthy individuals with special reference to the metabolic syndrome. Thromb. Haemost., 100, 280-285

(2008).

9) György B, Szabó TG, Pásztói M, Pál Z, Misják P, Aradi B, László V, Pállinger E, Pap E, Kittel A, Nagy G, Falus A, Buzás EI.Membrane vesicles, current state-of-the-art: emerging role of extracellular vesicles. Cell. Mol. Life. Sci., 68, 2667-2688

(2011).

10) Italiano JE Jr, Mairuhu AT, Flaumenhaft R.Clinical relevance of microparticles from platelets and megakaryocytes.

Curr. Opin. Hematol., 17, 578-584

(2010).

11) Holme PA, Orvim U, Hamers MJ, Solum NO, Brosstad FR, Barstad RM, Sakariassen KS.Shear-induced platelet ac- tivation and platelet microparticle formation at blood flow conditions as in arteries with a severe stenosis.

Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 17, 646-653

(1997).

(8)

― 73 ―

12) Zwaal RF, Schroit AJ.Pathophysiologic implications of membrane phospholipid asymmetry in blood cells. Blood., 89, 1121-1132

(1997).

13) Mallat Z, Hugel B, Ohan J, Lesèche G, Freyssinet JM, Tedgui A.Shed membrane microparticles with procoagulant potential in human atherosclerotic plaques: a role for apoptosis in plaque thrombogenicity. Circulation., 99, 348-353

(1999).

14) Martin S, Tesse A, Hugel B, Martínez MC, Morel O, Freyssinet JM, Andriantsitohaina R.Shed membrane particles from T lymphocytes impair endothelial function and regulate endothelial protein expression. Circulation., 109, 1653- 1659

(2004).

15) Koga H, Sugiyama S, Kugiyama K, Fukushima H, Watanabe K, Sakamoto T, Yoshimura M, Jinnouchi H, Ogawa H.Elevated levels of remnant lipoproteins are associated with plasma platelet microparticles in patients with type-2 diabetes mellitus without obstructive coronary artery disease. Eur. Heart. J., 27, 817-823

(2006).

16) Sabatier F, Darmon P, Hugel B, Combes V, Sanmarco M, Velut JG, Arnoux D, Charpiot P, Freyssinet JM, Oliver C, Sampol J, Dignat-George F.Type 1 and type 2 diabetic patients display different patterns of cellular microparticles. Diabetes., 51, 2840-2845

(2002).

17) Omoto S, Nomura S, Shouzu A, Nishikawa M, Fukuhara S, Iwasaka T.Detection of monocyte-derived microparticles in patients with Type II diabetes mellitus. Diabetologia., 45, 550-555

(2002).

18) Ogata N, Imaizumi M, Nomura S, Shozu A,Arichi M, Matsuoka M, Matsumura M.Increased levels of platelet-derived microparticles in patients with diabetic retinopathy. Diabetes. Res. Clin. Pract., 68, 193-201

(2005).

19) Ishida K, Taguchi K, Hida M, Watanabe S, Kawano K, Matsumoto T, Hattori Y, Kobayashi T.Circulating microparticles from diabetic rats impair endothelial function and regulate endothelial protein expression. Acta.

Physiol.

(Oxf)., 216, 211-220 (2016).

20) Palmer RM, Ferrige AG, Moncada S.Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing factor. Nature., 327, 524-526

(1987).

21) Komori K, Suzuki H.Electrical responses of smooth muscle cells during cholinergic vasodilation in the rabbit saphenous artery. Circ. Res., 61, 586-593

(1987).

22) Wang HH, Kulkarni PS, Eakins KE.Effects of prostaglandins and thromboxane A2 on the coronary circulation of adult dogs and puppies. Eur. J. Pharmacol., 66, 31-41

(1980).

23) Kobayashi T, Nemoto S, Ishida K, Taguchi K, Matsumoto T, Kamata K.Involvement of CaM kinase II in the impair- ment of endothelial function and eNOS activity in aortas of Type 2 diabetic rats. Clin. Sci.

(Lond)., 123, 375-386 (2012).

24) Kamata K, Miyata N, Kasuya Y.Impairment of endothelium-dependent relaxation and changes in levels of cyclic GMP in aorta from streptozotocin-induced diabetic rats. Br. J. Pharmacol., 97, 614-618

(1989)

.

25) Kamata K, Miyata N, Kasuya Y.Involvement of endothelial cells in relaxation and contraction responses of the aorta to isoproterenol in naive and streptozotocin-induced diabetic rats. J. Pharmacol. Exp. Ther., 249, 890-894

(1989).

26) Michel JB, Feron O, Sase K, Prabhakar P, Michel T.Caveolin versus calmodulin. Counterbalancing allosteric modu- lators of endothelial nitric oxide synthase. J. Biol. Chem., 272, 25907-25912

(1997)

.

27) Peng XL, Qu W, Wang LZ, Huang BQ, Ying CJ, Sun XF, Hao LP.Resveratrol ameliorates high glucose and high- fat/sucrose diet-induced vascular hyperpermeability involving Cav-1/eNOS regulation. PLoS. One., 9, e113716

(2014).

28)

Owens AP 3rd, Mackman N.Microparticles in hemostasis and thrombosis. Circ. Res., 108, 1284-1297

(2011).

29) Zhao L, Liu J, He C, Yan R, Zhou K, Cui Q, Meng X, Li X, Zhang Y, Nie Y, Zhang Y, Hu R, Liu Y, Zhao L, Chen M, Xiao W, Tian J, Zhao Y, Cao L, Zhou L, Lin A, Ruan C, Dai K.Protein kinase A determines platelet life span and survival by regulating apoptosis. J. Clin. Invest., 127, 4338-4351

(2017).

30) Riddell DR, Owen JS.Nitric oxide and platelet aggregation. Vitam. Horm., 57, 25-48

(1999).

31) Fusman R, Rotstein R, Elishkewich K, Zeltser D, Cohen S, Kofler M, Avitzour D, Arber N, Berliner S, Shapira I.Image analysis for the detection of increased erythrocyte, leukocyte and platelet adhesiveness/aggregation in the pe- ripheral blood of patients with diabetes mellitus. Acta. Diabetol., 38, 129-134

(2001).

32) Verdoia M, Barbieri L, Schaffer A, Cassetti E, Nardin M, Bellomo G, Aimaretti G, Marino P, Sinigaglia F, De Luca G; Novara Atherosclerosis Study Group

(NAS). Impact of diabetes on uric acid and its relationship with the extent

of coronary artery disease and platelet aggregation: a single-centre cohort study. Metabolism., 63, 640-646

(2014).

33) Santilli F, Simeone P, Liani R, Davì G.Platelets and diabetes mellitus.Prostaglandins. Other. Lipid. Mediat., 120, 28- 39

(2015).

34) Halushka PV, Lurie D, Colwell JA.Increased synthesis of prostaglandin-E-like material by platelets from patients with diabetes mellitus. N. Engl. J. Med., 297, 1306-1310

(1977).

35) Burrows AW, Chavin SI, Hockaday TD.Plama-thromboglobulin concentrations in diabetes mellitus. Lancet., 1, 235- 237

(1978).

36) Carr ME.Diabetes mellitus: a hypercoagulable state. J. Diabetes. Complications., 15, 44-54

(2001).

37) Ishida K, Taguchi K, Matsumoto T, Kobayashi T.Activated platelets from diabetic rats cause endothelial dysfunction by decreasing Akt/endothelial NO synthase signaling pathway. PLoS. One., 9, e102310

(2014).

38) Rautou PE, Vion AC, Amabile N, Chironi G, Simon A, Tedgui A, Boulanger CM.Microparticles, vascular function,

and atherothrombosis. Circ. Res., 109, 593-606

(2011).

(9)

39) van der Pol E, Böing AN, Harrison P, Sturk A, Nieuwland R.Classification, functions, and clinical relevance of extracellular vesicles. Pharmacol. Rev., 64, 676-705

(2012).

40) Taguchi K, Hida M, Narimatsu H, Matsumoto T, Kobayashi T.Glucose and angiotensin II-derived endothelial extracellular vesicles regulate endothelial dysfunction via ERK1/2 activation. Pflugers. Arch., 469, 293-302

(2017).

41) Agouni A, Andriantsitohaina R, Martinez MC.Microparticles as biomarkers of vascular dysfunction in metabolic syn- drome and its individual components. Curr. Vasc. Pharmacol., 12, 483-492

(2014).

42) Burger D, Schock S, Thompson CS, Montezano AC, Hakim AM, Touyz RM.Microparticles: biomarkers and beyond.

Clin. Sci.

(Lond)., 124, 423-441 (2013).

43) Lawson C, Vicencio JM, Yellon DM, Davidson SM.Microvesicles and exosomes: new players in metabolic and cardio- vascular disease. J. Endocrinol., 228, R57-R71

(2016).

44) Yin M, Loyer X, Boulanger CM.Extracellular vesicles as new pharmacological targets to treat atherosclerosis. Eur.

J. Pharmacol., 763, 90-103

(2015).

45) Paudel KR, Panth N, Kim DW.Circulating Endothelial Microparticles: A Key Hallmark of Atherosclerosis Progres- sion. Scientifica.

(Cairo)., 2016, 8514056 (2016).

46) Feng B, Chen Y, Luo Y, Chen M, Li X, Ni Y. Circulating level of microparticles and their correlation with arterial elasticity and endothelium-dependent dilation in patients with type 2 diabetes mellitus. Atherosclerosis., 208, 264-269

(2010).

47) Labiós M, Martínez M, Gabriel F, Guiral V, Munoz A, Aznar J.Effect of eprosartan on cytoplasmic free calcium mo- bilization, platelet activation, and microparticle formation in hypertension. Am. J. Hypertens., 17, 757-763

(2004).

48) Chen C, Chai H, Wang X, Jiang J, Jamaluddin MS, Liao D, Zhang Y, Wang H, Bharadwaj U, Zhang S, Li M, Lin P, Yao Q.Soluble CD40 ligand induces endothelial dysfunction in human and porcine coronary artery endothelial cells. Blood., 112, 3205-3216

(2008).

Elucidation of pathophysiological roles of circulating microparticles and pilot study on the potential new treatment for the gene delivery

Kumiko TAGUCHI

Department of Physiology and Morphology, Institute of Medicinal Chemistry, Hoshi University

Endothelial dysfunction is a hallmark of various cardiovascular diseases, including diabetic vascular complica-

tions. Microparticles

(MPs)

are small membrane vesicles released from the surface of blood and vascular cells in re-

sponse to activation and apoptosis. We investigated the role of circulating MPs derived from diabetic conditions in endo-

thelial function. It has become clear that not only the quantity but also the quality of circulating MPs plays an

important role in the endothelial function. In addition, experiments using circulating MPs derived from diabetic model

showed that endothelial dysfunction was induced when endothelial nitric oxide synthase in the aorta was decreased, with

changing the expression and activation of extracellular signal-regulated kinases. Future studies of the relationship be-

tween circulating MPs and endothelial function may provide a therapeutic target for various cardiovascular diseases.

Fig. 7 #$ EVs  '

参照

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