博士（医学） 谷口菜津子 学位論文題名

     博士（医学）   谷口菜津子 学位論文題名

気管支喘息・ COPD の発症および病型に関する遺伝的背景の検討

学位論文 内容の要旨

【背景 と目的】 気管支 喘息とCOPDは慢性の気道炎症を特徴とする閉塞性肺疾患である。

気管支喘息の発症には、様々な環境要因、遺伝的要因が関与し、また近年複数の病態から なる疾患群の集合体であると考えられ、病型分類によって、病態への理解、新規治療薬開 発が進展し、個別化治療にっながることが期待されている。一方、COPDにおいても複数の 病型の集合体と考えられている。気管支喘息の病型分類において、発症年齢が重要な因子 のーっとされ、小児発症喘息と比ベ、成人発症喘息には、種々の遺伝要因・環境要因が関 連し、かつ経年的な環境要因の蓄積も考慮すべきである。

  

気道過敏性は喘息病態の重要な要素のーっだが、健常者にも認められ、無症候性気道過 敏 性 と 呼 ぱ れ 、 前 向 き 研 究 で 将 来 の 喘息 発 症 の危 険 因 子 であ る と の報 告 も ある 。

  

喫煙は

COPD

の主な 原因だが 、気管 支喘息の発症や経過にも大きく影響する。しかし、

喫煙と成人発症喘息との関連は、あまり明らかになっていない。また、新たな感受性遺伝 子が検索されても、その寄与度は低く、遺伝的素因と環境素因との相互作用を考慮する必 要性が明らかになっている。

  

今回我々は、気管支喘息に関する遺伝的背景を検討する上で、病型分類の重要性も踏ま え、主に成人・高齢発症喘息を対象とし、気道過敏性との関連が報告されているCC16、酸 化ストレス関連遺伝子CATの2つの遺伝子に着目し検討した。

【研究1：対象 と方法】若年健常者群：呼吸器症状・呼吸器疾患既往のない18〜

35

歳の健 常者154名。症 例一対照 研究：気 管支喘 息患者

504

名と 呼吸器疾 患既往のない健常者736 名。喘息患者は発症年齢別に3群に分類した。′（若年発症：

0

−19歳、中高年発症：

20

−40 歳、高齢発症： 41歳以上）非特異的気道過敏性はメサコリン誘導気道収縮にて判定し（ア ストグラフ＠）、指標として呼吸抵抗上昇開始点までの累積吸入メサコリン投与量(Dmin) を使用し た。CC16 38GA遺伝子 多型(rs3741240)を同 定し、血 漿CC16濃度はELISA kitに て測定した。

【研究1：結果】若年健常者において、log DminはCC16  38Aアレルを有する群で

(AA+AG

； 平均土SDl．03土

O

．

61

）有さない群(GG；平均土SDl．28土

0

．61）と比較して有意に低値、

すなわち 気道過 敏性が亢 進してい た(p=0．012)。 血漿CC16濃 度は38Aアレルを有する群

（平均土SD：6．36土2．

74)

において、有さない群（平均土SD：

7

．57土

3

．21）と比較して低 値であった(p‑ニO． 020)。log Dminと血漿CC16濃度には正の相関があった。症例―対照研究 では、38Aアレルを有することは高齢発症喘息でのみりスクであった(OR，1．63；95% CI，

1

，

 09

―

12. 41

；p=0. 016)。

【研究2：対象と方法】症例―対照研究（気管支喘息）：気管支喘息患者493名と呼吸器疾 患既 往 の ない 健 常 者1076名 。 症 例一 対照研究

(COPD)

：

COPD

患者

265

名 。対照群 は健常 者のうち 、年齢

40

歳以上、 喫煙歴 がBrinkman Index  (BI)200以上、

1

秒率≧

70%

であっ た238名 。報告 の多い

2

つの多 型、CAT一

262CT (rs1001179)

とCAT−21AT (rs7943316)を 同定した。COPDにおける気腫病変評価(CTスコア）はGod．dardのスコアリングシステムを 修正し使用した。

−22−

【研究2：結果】全体での症例―対照研究では−262CT，

‑21AT

ともに多型頻度に有意差を認め なかった。喫煙歴で層別化すると、喫煙者に船いてのみ、

CAT

−262CTで有意差を認め、喫 煙喘息患者ではTアレルを有する頻度が高く、交絡因子で補正しても、有意に高値であり、

T

アレル有することは喘息発症のりスクであった（OR，2．459；95c/oCI，1．

227

−4．929；

p=0. 011)

。発症年齢別の検討では、若年発症では有意差を認めず、成人発症喘息にのみ影 響していた。喘息発症に関して、喫煙の有無別のKaplanーMeier法では、―262Tアレルあり 群では喫煙によって成人後の喘息発症が有意に増加した(p=0. 007)。COPD症例一対照研究 では、両群の背景因子は一致せず、CATー262CT、―21AT遺伝子多型の頻度に有意差は認めな かっ た。

COPD

の気腫型/非気腫型病型を考慮し、

CT

スコアに着目し、多型との関連をみた とこ ろ、

CAT

−

262T

アレルを有すると

CT

スコアが低い、すなわち非気腫型のCOPDである可 能性が高いという結果であった

(p=0

．

0296)

。

【考察】 研究

1

：若年 健常者に おいて 、活性低下との関連が報告されているCC16  38Aア レルを有すると、非特異的気道過敏性が存在し、血漿

CC16

濃度が低下していた。症例一対 照研究で は、同Aアレルが高齢発症喘息への危険因子であることが示され、このニつの結 果からは 、高齢発 症喘息 の一部が 遺伝子 多型に規定された

CC16

濃度の低下を介して、気 道過敏性を獲得し、高齢になってから喘息発症を引き起こすという仮説が成り立っ。機序 としては

CC16

の低下は気道炎症の増加や遷延化を起こし、結果として無症候性気道過敏性 を獲得させる可能性がある。

  

多型との関連が高齢発症喘息にだけ認められ、若年発症では認められなかった理由は、

この多型の影響は、長期間の気道炎症持続や気道過敏性の獲得、気道収縮などを介しての み見られるからかもしれなぃ。

  

研究2：CAT一262Tアレルが喫煙者においてのみ、喘息発症への危険因子であることが示 され、COPDの病型（非気腫型）にも同アレルが影響していることが示唆された。以前の報 告では非喫煙者において、

‑262T

アレルが喘息に対し保護的であるという報告があり、我々 のデータでも同様の傾向が見られ、遺伝子一環境要因の相互作用の重要性を示唆する結果 と言える。機序としては、酸化・抗酸化バランスが酸化に傾くと気道炎症が促進すると考 えられ、気道カタラーゼ活性が少ない場合、気道炎症が遷延し、喘息発症が起こり、タバ コ は そ の 誘 因 の ー っ で あ る た め 、 喫 煙 者で の み 影響 し た とい う 事 が 考え ら れ た。

  

カタラー ゼを含 む抗酸化 酵素はCOPDの発症機序においても着目されているが、以前の 報告と同様に、本研究でも症例一対照研究では有意差を認めず、その理由は

COPD

の対照群 設定の困 難さによ るかも しれない 。一方 、非気腫型

COPD

という病型に着目したところ、

―

262T

アレル を有する人ではCTスコアが低く、

T

アレルを有すると、喫煙による気道炎症 が起こり、気腫が優位になる前に閉塞性障害をきたし、非気腫型

COPD

と認識される可能性 が考えられた。

  

活性との関連が報告されている

CAT

ー262遺伝子多型がニつの疾患の一部（喫煙者喘息、

非気腫型

COPD)

へ の影響が示されたことで、カタラーゼがこれらの共通病態の一部の役割 を担っている可能性がある。

【結論 】

CC16

遺伝 子多型は 遺伝的に

CC16

濃度を 規定し 、

CC16

濃度の 低下は 、無症候 性 の気道過敏性、更には高齢発症喘息との関連性が示唆された。

  

カタラーゼ遺伝子多型は、喫煙者喘息、非気腫型COPDに関与し、気道におけるカタラー ゼ 活 性 が こ の

2

つ の 疾 患 の 共 通 病 態 の 一 部 を 担 っ て い る 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。

―23ー

学位 論文審査の要旨 主査 副査

副査 副査

教授 教授 准教授 教授

有川 西村 矢部 森本

学 位 論 文 題 名

二郎 正治 一郎 裕二

気管支喘息・COPD の発症および病型に関する遺伝的背景の検討

  近 年 気 管 支 喘 息 は 病 型 分 類 が 重 要 と さ れ 、 特 に 発症 年 齢は 重要 な 病型 識別 因 子の ーっ で ある が、

成 人 発 症 喘 息 の 遺 伝 子 多 型 報 告 は 少 な い 。 今 回 は 気管 支 喘息 に関 す る遺 伝的 背 景を 検討 す る上 で、

病 型 分 類 の 重 要 性 も 踏 ま え 、 主 に 成 人 ・ 高 齢 発 症 喘 息 を 対 象 と し 、 気 道 過 敏 性 と の 関 連 が 報 告 さ れ て い るCC16、 酸 化 ス ト レ ス 関 連 遺 伝 子CATの2つ の 遺 伝 子 に 着 目 し 検 討 し た 。 若 年 健 常 者 で はCC16  38Aア レ ル を 有 す る と 、 血 漿CC16濃 度 が 低 下 し 、 気 道 過 敏 性 が 亢 進 し て い た 。 ま た 、 症 例 対 照 研 究 で は 同Aア レ ル が 高 齢 発 症 喘 息 の 危 険 因 子 で あ っ た 。 内 因 性 抗 酸 化 酵 素 の ー っ カ タ ラ ー ゼ で は 酸 化 ス ト レ ス の 代 表 で あ る タ バ コ に 着 目 す る と 、CAT−262Tア レ ル が 喫 煙 者 で の 成 人 発 症 喘 息 の 危 険 因 子 で あ っ た 。COPDで は 発 症 自 体 と の 関 連 は な か っ た が 、 非 気 腫 型 病 型 と の 関 連 が 認 め ら れ た 。 気 管 支 喘 息 ． COPDの 遺 伝 子 多 型 研 究 に お い て は 病 型 や 環 境 因 子 を 考 慮 す る こ と が 重 要 と 考 え ら れ た 。

  質 疑 応 答 で は 、 矢 部 准 教 授 よ りCC16でAAの 報 告 や 意 義 に つ い て の 質 問 が あ り 、AAとAGで の 2群 間 比 較 は な く 、AAの み ま た はAG十AAで 危 険 因 子 と い う 報 告 が あ る 。 活 性 に 関 す る 結 果 か ら 、 AG、AAと 段 階 的 に 濃 度 が 低 下 す る こ と が 予 測 さ れ る と の 回 答 が あ っ た 。 ま た 、 周 囲 の 多 型 と の 連 鎖 不 平 衡 の 有 無 に っ い て の 質 問 に は 、CC16と 近 傍 遺 伝 子 の 連 鎖 不 平 衡 を 見 た も の は な か っ た と 記 憶 し て い る と 回 答 が あ っ た 。CATは2多 型 の 解 析 を 行 っ て お り 、 ハ プ ロ タ イ プ 解 析 は 行 っ た か と い う 質 問 に は 、 施 行 し た が‑262Tア レ ル 頻 度 が 非 常 に 低 い た め に 、 表 示 し な か っ た 旨 、 回 答 が あ っ た 。 そ の 他 の デ ー タ と 多 型 と の 関 連 の 有 無 に つ い て の 質 問 に は 、 総IgE値 で は な く ア ト ピ ー 素 因 に 対 す る 検 討 は 行 っ た が 有 意 差 は な か っ た 。 人 種 に よ るCOPD病 型 の 違 い の 有 無 に つ い て は 、 そ の よ う な 報 告 は な ぃ と 思 わ れ る 。 欧 米 か ら の 報 告 で も 同 様 の 病 型 に 関 す る 記 載 が あ る が 、 正 確 な 分 類 基 準 が な ぃ た め 、 正 し い 比 較 が で き て い な ぃ 可 能 性 が あ る と の 回 答 が あ っ た 。 主 査 の 有 川 か ら の 遺 伝 子 多 型 が 活 性 ・ 濃 度 に 影 響 を 与 え る 機 序 に つ い て の 質 問 に は 、 ル シ フ ェ ラ ー ゼ 活 性 で 転 写 活 性 を み た 研 究 が あ る が 、 被 験 者 に お け る 濃 度 低 下 は 多 数 の 因 子 が 関 与 す る の で 詳 細 は 不 明 で あ る と 回 答 が あ っ た 。 ま た 、 小 児 発 症 で は ない が 成人 発症 喘 息で は関 連 あり とい う こと で、

二 っ は 遺 伝 的 背 景 に 違 い が あ る と 考 え て よ い か と い う 質 問 に 対 し 、 病 型 分 類 の 一 例 だ が 、 多 く の 要 素 が 異 な り 、 か つ 遺 伝 的 背 景 も 異 な っ て い る と 考 え て い る と 回 答 が あ っ た 。 有 川 お よ び 森 本 教 授 か ら の 、 今 回 の 結 果 の 臨 床 応 用 に 関 す る 質 問 に 対 し 、 一 っ は 予 防 的 介 入 で り ス ク の 高 い 人 に 対 し て 気 道 炎 症 の 原 因 を 避 け る こ と で 発 症 を 抑 制 す る 。 も う ー っ は 遺 伝 子 導 入 に よ っ て 、 発 現 ・ 産 生 系 を 上 昇 さ せ る こ と で 保 護 で き る か も し れ な い が こ れ は 実 現 困 難 で あ る 。 そ の 他 病 態 解 明 、 病 型 分 類 マ ー カ ー 、 病 型 毎 の 治 療 標 的 な ど の 考 え が あ る と の 回 答 が あ っ た 。 多 型 の 記 載 方 法 で 、 基

ー24―

礎 論 文 で はG38A、 卒 論 で は38GAと 異 な っ て い る と い う 質 問 に は 、 意 味 は 同 じ で 、 卒 論 はCATに 揃 え て こ の よ う な 記 載 に し た と 説 明 が あ っ た 。 西 村 教 授 お よ び森 本 教 授 よ り 、2っ の 遺 伝 子を 選 ん だ理 由 に つ い ての 質 問 が あ り、 こ れ ら は 報告 が 多 く 、 多 型と 機 能 変 化 に関 す る 報告 もあり 、CC16 は 位 置 が 喘 息 関 連 遺 伝 子 に あ る た めと 回 答 が あ った 。 最 後 に 指導 教 員 で あ る西 村 教 授 よ り 、は じ め か ら 成 人 発 症 だ け で 有 意 差 が で る と 想 定 し て い た か と い う 質 問 が あ り 、CC16は 小児 発 症 で の 報 告 も 多 く 、 必 ず し も 成 人 発 症 で だけ 出 る と 想 定し て い た わ けで は な く 、 喘息 全 体 で 出 て も良 い と 思 っ て い た と 回 答 が あ っ た 。 本 研究 の 小 児 発 症喘 息 は 診 断 上の バ イ ア ス があ る の で は と いう 質 問 に 対 し 、 す べ て 当 科 に 通 院 中 の 被験 者 な の で 、小 児 期 の み で寛 解 し た 喘 息は 入 ら な い 。 小児 期 か ら 継 続 し て い る 人 と 、 寛 解 後 再 燃し た 人 の 割 合は 把 握 で き てい ず 、 バ イ アス が 存 在 す る 可能 性 は 否 定 で き な い と の 回 答 が あ っ た 。他 に も 多 数 の酵 素 や 蛋 白 が気 道 炎 症 に 対し 関 与 し て い るが 、 そ れ ら と の 報 告 は あ る の か と い う 質問 に 対 し 、 他の 抗 酸 化 酵 素の 報 告 は カ タラ ー ゼ 同 様 に 環境 因 子 の 条 件 っ き や 、 相 反 す る 報 告 が 出て い る 。 気 道炎 症 に 関 わ るす べ て の 酵 素や 蛋 白 等 の 多 型報 告 に っ い て は 未 だ 把 握 し て い な い 旨 、回 答 が あ っ た。 森 本 教 授 より 、 こ の ニ つの 遺 伝 子 は 、 喘息 ． COPDの 従 来 の 研 究 で 、 重 要 な 遺 伝 子 と 認 識 さ れ て い る も の な の か と ぃ う 質 問 に 対 し、 大 規 模 な 研 究で 何 度 も 確 認さ れ て い る とぃ う ほ ど で はな い と の 回 答 があ っ た 。

  こ の 論 文 は 病 型 や 環 境 因 子 も 考 慮 し た 遺 伝 子 多 型 研 究 で あ り 、CC16は 健 常 者に お け る 詳 細デ ー タ も 含 む こ と で 機 序 へ の 推 論 も 提案 し て い る 点で 評 価 さ れ 、今 後 の 病 型 分類 、 病 型 毎 の 病態 解 明 への 貢 献 が 期 待さ れ る 。

  審 査 員 一 同 は 、 こ れ ら の 成 果を 高 く 評 価 し、 大 学 院 課 程 にお け る 研 鑽 や取 得 単 位 な ども 併 せ 申 請 者 が 博 士 （ 医 学 ） の 学 位 を 受 け る の に 充 分 な 資 格 を 有 す る も の と 判 定 し た 。

―25―