脳卒中急性期におけるバイオマーカー：脳卒中とAGE-RAGE

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(1)● シンポジウム 1 脳梗塞急性期の診断・病態と治療. 脳卒中急性期におけるバイオマーカー：脳卒中と AGE-RAGE 横田千晶. 要旨急性脳卒中例におけるバイオマーカーとして，終末糖化産物（advanced glycation end products; AGE）とその可溶性受容体（soluble RAGE; sRAGE）に着目した．発症後 3 日以内の急性期脳卒中例の検討より，sRAGE 低値と重症白質病変，入院時重症度，喫煙習慣，正常糸球体濾過率は有意に関連した．急性期脳卒中例における sRAGE と esRAGE には良好な相関があった（R=0.85）．急性脳梗塞例と年齢をマッチさせた吹田コホートとの比較より，AGE の一つである血中ペントシジン（PENT）値は，他の危険因子で補正後も有意に急性脳梗塞と関連した．脳卒中発症後平均 3 日と 14 日に sRAGE，esRAGE，PENT を測定し，健常例と比較した．sRAGE， esRAGE は，脳出血発症早期に低下しており，脳出血発症に関連している可能性がある一方，PENT は，脳卒中発症リスクのバイオマーカーとなる可能性がある．（脳循環代謝 26：51∼56，2015）. キーワード : 終末糖化産物，可溶性終末糖化産物受容体，ペントシジン. 極めて少なく，これらマーカーの臨床的意義は不明で. はじめに. ある．我々は，474 例の脳卒中生存者を約 1 年間フォロー. 終末糖化産物（advanced glycation end products; AGE）. したところ，脳卒中再発に関連する危険因子は，多変. は加齢によって生成される一方，高血糖が持続してい. 量解析より，アルブミン尿陽性であることを報告し. る糖尿病や酸化ストレス下で生成が促進され，. た5）．さらに，脳卒中生存者を糖尿病およびアルブミ. AGE，AGE 受容体（receptor of AGE; RAGE）を介した. ン尿の有無でみると，再発・死亡率は，糖尿病かつア. シグナル経路は，糖尿病性血管障害や動脈硬化進展と. ルブミン尿陽性例で最も高かった．この結果より，. 1）. 関連することが知られている．RAGE には，3 つの. 我々は脳卒中生存者の予後予測の血中マーカーとして. 構造がある．完成型の C 末端が切断されたタイプ. AGE 関連マーカーに着目した．本稿では，自験結果. endogenous secretory RAGE （esRAGE）と完成型（full-. をもとに，脳卒中急性期におけるバイオマーカーとし. length RAGE）が膜より切離された cleaved RAGE を総. ての AGE，RAGE の臨床的意義につき示す．. 2）. 称して可溶性終末糖化産物受容体（soluble RAGE;. 1．急性期脳卒中例における血中 sRAGE の臨床的意義6）. sRAGE）という．sRAGE は，おとり受容体となって， RAGE 関連病態を中和するとされ3），recombinant sRAGE 投与により，局所脳虚血再灌流ラットの脳虚血障害が軽減したとの報告がある4）．しかしながら，. 2005 年 2 月∼2007 年 8 月までに，発症後 3 日以内. 脳卒中例における AGE 関連マーカーに関する報告は. に入院となった急性期脳卒中 482 例（男性 318 例，平. 国立循環器病研究センター脳血管内科〒 565-8565 大阪府吹田市藤白台 5-7-1 TEL: 06-6833-5012 FAX: 06-6872-7486 E-mail: [email protected]. 均 71 歳）を対象に，血中 sRAGE を測定し（ELISA 法），これらの濃度と病型，重症度，機能予後との関連を調べた．血中 sRAGE 濃度は，亜病型別に異なった（アテローム血栓性 ABI 71 例 ; 1010 pg/ml，ラクナ ─ 51 ─.

(2) 図１脳循環代謝第 26 巻第 2 号. 血中V5$*(濃度. SJPO

(3) . ųŠœőœœŔŃ ƅƜŃŮƕƘƖƎƄƏŃźƄƏƏƌƖŃƗƈƖƗŃ. . . . . . . . . . 図２㻌. $%,. /$&. &(6. %+. 0,6. 血中V5$*(濃度. 㻽㻝. 図 1．病型別血中 sRAGE 濃度の比較脳卒中亜病型別の sRAGE 濃度には有意差が見られた． ABI：アテローム血栓性脳梗塞，LAC：ラクナ梗塞，CES：心原性脳塞栓症，MIS：その他の脳梗塞，BH：脳出血. ųŠœőœŔŚŃ. 㻽㻞. 㼓㼞㼍㼐㼑㻜㼓㼞㼍㼐㼑㻝㼓㼞㼍㼐㼑㻞㼓㼞㼍㼐㼑㻟. 㻽㻟. 㻽㻠㻜㻑. 㻞㻜㻑. 㻠㻜㻑. 㻢㻜㻑. 㻤㻜㻑. 㻝㻜㻜㻑. 図 2．血中 sRAGE 濃度と白質病変重症度との関連㻔㻲㼍㼦㼑㼗㼍㼟分類）㻌血中 sRAGE 濃度の 4 分位と頭部 MRI 上の白質病変重症度（Fazekas 分類）との関連は， sRAGE 濃度が低い群で白質病変の重症度が高かった．. 表１．sRAGE 濃度関連因子（多変量解析）. LAC 73 例 ; 933 pg/ml，心原性 CES 108 例 ; 1280 pg/ml，その他の脳梗塞 MIS 107 例 ; 1050 pg/ml，脳出血 BH 123 例 ; 943 pg/ml：p<0.05）（図 1）．sRAGE を 4 分位に分けると，sRAGE 低値と MRI 上の重症白質病変，入院時の重症度（NIHSS score 高値），喫煙習慣，正常糸球体濾過率は有意に関連した（図 2，表 1）．sRAGE 低値が重症白質病変と関連したのは，長期間にわたる高血圧性血管障害の存在を反映している可能性がある．一方，腎臓は sRAGE の排泄に関わると考えられてお. 因子. B. SE. p. 喫煙習慣心房細動 eGFR Log HDL chol Log NIHSS score 脳出血 Log 白質病変重症度. −0.223 0.116 −0.252 0.157 −0.360 −0.081 0.676. 0.064 0.136 0.078 0.440 0.144 0.128 0.285. 0.001 0.392 0.001 0.772 0.013 0.527 0.018. り7），血中 sRAGE 値は糸球体濾過率と逆相関すると考えられた．RAGE シグナルは，重症白質病変における神経損傷の進展に寄与している可能性があり，このこ. て，発症 3 日以内に血中 sRAGE（ELISA 法）と esRAGE. とが，とくに喫煙習慣のある急性期脳卒中患者の重症. （ELISA 法）を測定した．脳梗塞，TIA，脳出血は，. 化につながっているのかもしれない．. 247，39，95 例で，sRAGE/esRAGE の中央値は 891/250，853/270，728/200 pg/ml であり，両者の相関. 2．急性期脳卒中例における sRAGE と esRAGE. は良好であった（R=0.85）（図 3）．sRAGE は，単変量解. 2007 年 12 月∼2009 年 10 月までに発症 3 日以内に. NIHSS と関連し，多変量解析では，sRAGE 低値が. 入院した脳卒中 381 例（男 227 例，平均 72 歳）に対し. eGFR 正常（≥90 ml/min/1.73 m2）とのみ関連した（OR;. 析では，年齢，喫煙習慣，body mass index （BMI），心房細動（AF），推算糸球体濾過率（eGFR），入院時. ─ 52 ─.

(4) 図３. 脳卒中急性期におけるバイオマーカー：脳卒中と AGE-RAGE. V5$*(. (pg/ml). R=0.853 P<0.001. 図 3．血中 sRAGE と esRAGE 濃度との相関中央値は，sRAGE 1210 （182–4810）pg/ml，esRAGE 350 （50–1430）pg/ml であった．両者は有意に相関した（R=0.853）．. HV5$*( 㻔㼜㼓㻛㼙㼘㻕図４. 健常群 ųşœőœœŔŃ. 急性脳梗塞群. SPROPO

(5) . 図 4．血中ペントシジン濃度分布の比較：健常群と急性脳梗塞群血中ペントシジン濃度分布は急性脳梗塞群が健常群に比べて有意に高かった．. 2.81, 95％CI; 1.62–4.87）．esRAGE は，単変量解析では. 401 例のうち 60∼84 歳の 282 例（男性 189 例，平均 73. 年齢，喫煙習慣，BMI，AF，脳出血，入院時拡張期血. 歳）と年齢をマッチさせた吹田コホートの健常 80 例を. 圧値，HDL コレステロール値，eGFR と関連し，多変. 対象として，AGE の一つである血中ペントシジン. 量解析では，esRAGE 低値と喫煙習慣があること（OR;. （PENT）を測定した（高速液体クロマトグラフィー. 1.39, 95％CI; 1.03–1.88），AF 合併率が低いこと（OR;. 法）．急性期脳梗塞の亜病型別分類は，ABI 47 例，. 0.43, 95％CI; 0.23–0.81），拡張期血圧高値（OR; 1.02,. LAC 54 例，CES 92 例，MIS 89 例である．急性期脳梗. 95％CI; 1.001–1.03），eGFR 正. 常（OR; 2.01, 95％CI;. 塞例に対しては，発症 3 日以内に採血した．急性脳梗. 1.17–3.64）が関連した．以上より，脳卒中急性期の血. 塞群，健常群の順に，それぞれの頻度は，喫煙者. 中 sRAGE，esRAGE 濃度はいずれも排泄に関連する. （23，11％，P=0.03），高血圧（80，53％，p<0.001），糖. eGFR と逆相関した．sRAGE 低値よりもむしろ. 尿病（28，15％，p=0.019）であり，前者で有意に高. esRAGE 低値が，動脈硬化のマーカーとなる可能性が. かった．血中 PENT 値（平均 ±SD）は急性脳梗塞で有意. あると考えられた．. に高かった（171±81 vs 92±33 pmol/ml，p<0.001）（図 4）．PENT の平均値は，健常群（92±33 pmol/ml）と比. 3．急性期脳梗塞例における AGE の臨床的意義：吹田研究との比較. べ，各病型別血中 PENT 値の方が高かった（ABI 143±60，LAC 169±98，CES 185±89，MIS 173±67 pmol/ ml）（図 5）．脳梗塞軽症例（NIHSS score<4）（124 例；. 2008 年 8 月∼2010 年 12 月に入院した急性期脳梗塞. 170±75 pmol/ml）と非軽症例（NIHSS score≥4）（154 例；. ─ 53 ─.

(6) 図５. 脳循環代謝第 26 巻第 2 号. SPROPO

(7) . . 血中ペントシジン濃度. . ųşœőœœŔŃ. . . . 図 5．血中ペントシジン濃度の比較：亜病型別血中ペントシジン濃度の平均値は，健常群と比べて各病型別血中ペントシジン値が高値であった． ABI：アテローム血栓性脳梗塞，LAC：ラクナ梗塞， CES：心原性脳塞栓症，MIS：その他の脳梗塞， CONT：健常群. . $%,. /$&. Q

(8) . Q

(9) . &(6. 0,6. &217. Q

(10) . Q

(11) . Q

(12) . 図. V5$*(. SJPO

(13) . . . 16. . 16. . HV5$*(. SJPO

(14) . 3 . . . . . 3. . . † † . . . 健常例 Q

(15) . ,. ,. ,,. 虚血性 Q

(16) . . ,,. 脳出血 Q

(17) . 3(17. SPROPO

(18) . 16 † †. . 16. ,. ,,. 虚血性 Q

(19) . ,. ,,. 脳出血 Q

(20) . 3YV健常例. † †. 3YV虚血性脳卒中,. . † † 3YV健常例. . 健常例 Q

(21) . 健常例 Q

(22) . ,. ,,. 虚血性 Q

(23) . ,. ,,. 脳出血 Q

(24) . 図 6．血中 sRAGE，esRAGE，ペントシジン濃度の推移 sRAGE は，健常例に比べて虚血性脳卒中，脳出血では差がなかったが，脳出血例では虚血性脳卒中に比べて有意に低かった．脳出血例での sRAGE は第 II 採血値が第 I 採血値に比べて有意に高かったが，虚血性脳卒中では変化がなかった． esRAGE は，健常例に比べて虚血性脳卒中，脳出血いずれも有意に低く，脳出血は虚血性脳卒中に比べても有意に低かった．脳出血での esRAGE は，第 II 採血値が第 I 採血値に比べて有意に高かったが，虚血性脳卒中では変化がなかった．ペントシジンは健常例に比べて虚血性脳卒中，脳出血いずれも有意に高く，虚血性脳卒中と脳出血に差はなかった．ペントシジンの第 I 採血，第 II 採血の値に差はなかった． I：第 I 採血（発症 3.2±1.8 日），II：第 2 採血（14.7±1.6 日），PENT：ペントシジン ─ 54 ─.

(25) 脳卒中急性期におけるバイオマーカー：脳卒中と AGE-RAGE. 172±85 pmol/ml）との間では血中 PENT 値には有意差は. おわりに. なかった（170±75 vs 172±85 pmol/ml）．PENT 値を 4 分位に分け，急性脳梗塞に関連する因子につき多変量解析を行ったところ，有意な関連因子は PENT 高値（OR;. 従来，脳卒中バイオマーカーに関する報告は主に，. 5.88, 95％CI; 3.72–9.27），男性（2.23, 1.08–4.64），高血. 脳卒中診断，脳卒中発症リスク9, 10），脳卒中生存者に. 圧（3.53, 1.72–7.26）であった．蛋白質の非酵素的な糖化. おける早期再発11, 12）や予後予測13~16）に関するもの多く. 反応で生成される AGE の一つであるペントシジン. 報告されてきた．急性期脳卒中のバイオマーカーの意. は，脳梗塞により急性に生成されたと考えるよりも，. 義は，これに加えて，「脳卒中の病態把握」や「治療介. 発症前より長期的に生成されていると考えられた．. 入による効果判定」への応用へも期待される．今後も. 1291 例を対象としたオランダの疫学研究では，2 型糖. ひき続き，急性期脳卒中の血中バイオマーカーのエビ. 尿病の有無にかかわらず，血中ペントシジン値と心血. デンスの蓄積が望まれる．. 管疾患合併には関連がなかった8）．しかしながら，今回の研究結果は，PENT 高値は，脳梗塞発症に対して高リスクである可能性を示した．. 文献 1） Singh R, Barden A, Mori T, Beilin L: Advanced glycation end-products: a review. Diabetologia 44: 129–146, 2001. 4．Pentosidine，sRAGE，esRAGE の健常例との比較と急性期脳卒中例での推移. 2） Schmidt AM, Yan SD, Wautier JL, Stern D: Activation of receptor for advanced glycation end products: a mechanism for chronic vascular dysfunction in diabetic vascu-. 2013 年 6 月から 2013 年 11 月に当院に入院した急性期脳卒中 100 例（男性 52 例，73±12 歳，脳梗塞 59 例，TIA 8 例，脳出血 33 例）の発症 3.2±1.8 日（第 I 採血）と 14.7±1.6 日（第 II 採血）に採血を行い，各バイオマーカー値の変動を調べた（図 6）．健常例では，. lopathy and atherosclerosis. Circ Res 84: 489–497, 1999 3） Park IH, Yeon SI, Youn JH, Choi JE, Sasaki N, Choi IH, Shin JS: Expression of a novel secreted splice variant of the receptor for advanced glycation end products (RAGE) in human brain astrocytes and peripheral blood mononuclear cells. Mol Immunol 40: 1203–1211, 2004. sRAGE，esRAGE，PENT はそれぞれ 1085±456 pg/ml，. 4） Tang SC, Wang YC, Li YI, Lin HC, Manzanero S, Hsieh. 403±306 pg/ml，92±33 pmol/ml であった．第 I 採血の. YH, Phipps S, Hu CJ, Chiou HY, Huang YS, Yang WS,. 虚血性脳卒中（脳梗塞，TIA）の sRAGE，esRAGE，. Mattson MP, Arumugam TV, Jeng JS: Functional role of. PENT は各々，1311±764 pg/ml，290±182 pg/ml，163±77. soluble receptor for advanced glycation end products in. pmol/ml，脳出血では 841±430 pg/ml，166±81 pg/m，. stroke. Arterioscler Thromb Vasc Biol 33: 585–594, 2013. 143±52 pmol/ml であった．sRAGE は，健常例に比べて虚血性脳卒中，脳出血では差がなかったが，脳出血例では虚血性脳卒中に比べて有意に低かった． esRAGE は，健常例に比べて虚血性脳卒中，脳出血いずれも有意に低く，脳出血は虚血性脳卒中に比べても有意に低かった．PENT は健常例に比べて虚血性脳卒中，脳出血いずれも有意に高く，虚血性脳卒中と脳出血に差はなかった．虚血性脳卒中では sRAGE，. 5） Yokota C, Minematsu K, Ito A, Toyoda K, Nagasawa H, Yamaguchi T: Albuminuria, but not metabolic syndrome, is a significant predictor of stroke recurrence in ischemic stroke. J Neurol Sci 277: 50–53, 2009 6） Yokota C, Minematsu K, Tomii Y, Naganuma M, Ito A, Nagasawa H, Yamaguchi T: Low levels of plasma soluble receptor for advanced glycation end products are associated with severe leukoaraiosis in acute stroke patients. J Neurol Sci 287: 41–44, 2009. esRAGE，PENT いずれも第 I 採血，第 II 採血の値に. 7） Kalousova M, Bartosova K, Zima T, Skibova J, Teplan V,. 差はなく，脳出血での PENT にも差はなかった．しか. Viklicky O: Pregnancy-associated plasma protein a and. し脳出血の sRAGE，esRAGE では，第 II 採血値が第 I. soluble receptor for advanced glycation end products after. 採血値に比べて有意に高かった（sRAGE 841±430 vs 954±469，p =0.037，e s R A G E 166±81 v s 219±105， p<0.001）．以上より，とくに，sRAGE，esRAGE は脳卒中急性期病態，なかでも esRAGE は，脳出血発症と関連している可能性がある．一方，Pentosidine は，脳卒中発症リスクのバイオマーカーとなる可能性がある．. kidney transplantation. Kidney Blood Press Res 30: 31–37, 2007 8） Hanssen NM, Engelen L, Ferreira I, Scheijen JL, Huijberts MS, van Greevenbroek MM, van der Kallen CJ, Dekker JM, Nijpels G, Stehouwer CD, Schalkwijk CG: Plasma levels of advanced glycation endproducts Nepsilon(carboxymethyl)lysine, Nepsilon-(carboxyethyl)lysine, and pentosidine are not independently associated with cardiovascular disease in individuals with or without type 2. ─ 55 ─.

(26) 脳循環代謝第 26 巻第 2 号. diabetes: the Hoorn and CODAM studies. J Clin Endocri-. High level of plasma adiponectin in acute stroke patients. nol Metab 98: E1369–1373, 2013. is associated with stroke mortality. J Neurol Sci 304: 102–. 9） Luna JM, Moon YP, Liu KM, Spitalnik S, Paik MC,. 106, 2011. Cheung K, Sacco RL, Elkind MS: High-sensitivity C-reac-. 14） Kuwashiro T, Ago T, Kamouchi M, Matsuo R, Hata J,. tive protein and interleukin-6–dominant inflammation and. Kuroda J, Fukuda K, Sugimori H, Fukuhara M, Awano H,. ischemic stroke risk: the northern Manhattan study. Stroke. Isomura T, Suzuki K, Yasaka M, Okada Y, Kiyohara Y,. 45: 979–987, 2014. Kitazono T: Significance of plasma adiponectin for diag-. 10） Cushman M, Judd SE, Howard VJ, Kissela B, Gutierrez. nosis, neurological severity and functional outcome in. OM, Jenny NS, Ahmed A, Thacker EL, Zakai NA: N-ter-. ischemic stroke - Research for Biomarkers in Ischemic. minal pro-B-type natriuretic peptide and stroke risk: the. Stroke (REBIOS). Metabolism 63: 1093–1103, 2014. reasons for geographic and racial differences in stroke. 15） Wakisaka Y, Ago T, Kamouchi M, Kuroda J, Matsuo R,. cohort. Stroke 45: 1646–1650, 2014. Hata J, Gotoh S, Isomura T, Awano H, Suzuki K, Fukuda. 11） Segal HC, Burgess AI, Poole DL, Mehta Z, Silver LE,. K, Okada Y, Kiyohara Y, Ooboshi H, Kitazono T, Investi-. Rothwell PM: Population-based study of blood biomarkers. gators R: Plasma S100A12 is associated with functional. in prediction of subacute recurrent stroke. Stroke 45:. outcome after ischemic stroke: research for biomarkers in. 2912–2917, 2014. ischemic stroke. J Neurol Sci 340: 75–79, 2014. 12） De Marchis GM, Weck A, Audebert H, Benik S, Foerch C,. 16） Golledge J, Clancy P, Maguire J, Lincz L, Koblar S, McE-. Buhl D, Schuetz P, Jung S, Seiler M, Morgenthaler NG,. voy M, Attia J, Levi C, Sturm J, Almeida OP, Yeap BB,. Mattle HP, Mueller B, Christ-Crain M, Arnold M, Katan. Flicker L, Norman PE, Hankey GJ: Plasma angiopoietin-1. M: Copeptin for the prediction of recurrent cerebrovascu-. is lower after ischemic stroke and associated with major. lar events after transient ischemic attack: results from the. disability but not stroke incidence. Stroke 45: 1064–1068,. CoRisk study. Stroke 45: 2918–2923, 2014. 2014. 13） Nagasawa H, Yokota C, Toyoda K, Ito A, Minematsu K:. Abstract Serum level of AGE/RAGE as a potential biomarker for acute stroke Chiaki Yokota Department of Cerebrovascular Medicine, National Cerebral and Cardiovascular Center, Osaka, Japan A secreted isoform of receptor for advanced glycation end products (sRAGE) involves sRAGE and endogenous sRAGE (esRAGE). Pentosidine is one of an advanced glycation end product (AGE). Few studies addressed the pivotal roles of the AGEs-RAGE system in acute stroke patients. We measured plasma sRAGE, esRAGE, and pentosidine levels associated with clinical features in acute stroke. The low level of sRAGE was associated with severe leukoaraiosis, high NIHH scores on admission, and cigarette smoking. Significant correlation was observed between the levels of serum sRAGE and esRAGE (R=0.85). Both of which had significant reverse association with estimated glomerular filtration rate. Higher levels of serum pentosidine compared with normal controls were demonstrated in patients with acute stroke. Decreased levels of sRAGE as well as esRAGE in patients with brain hemorrhage were examined 3 days after the onset, however, they increased 14 days after. These findings suggested that sRAGE as well as esRAGE would contribute to the pathogenesis of the onset of brain hemorrhage, and that the serum levels of pentosidine could be a marker of future stroke. Key words: advanced glycation end products, secreted isoform of receptor for advanced glycation end products, pentosidine. ─ 56 ─.

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