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血栓止血誌 (3):253~258, 2012 特集 : 感染 炎症を血栓止血学から考察する 藤井聡 * Inflammation and fibrinolytic system Satoshi FUJII * Inflammation,PAI-1, 3 -UTR, t-pa, u-pa 1. はじ

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(1)

◆特集:感染・炎症を血栓止血学から考察する◆

1. はじめに

PAI-1 は線溶系の生理的阻害因子である.循

環血中では t-PA を阻害することで血栓を安定化

させる.組織では u-PA を阻害することで細胞外

基質の分解を抑制する.炎症に関連するサイトカ

インは様々な病態で PAI-1 産生を制御し線溶系

に影響を与える.一方,血管や組織での PAI-1

発現の上昇は血栓や線維化と関連して炎症を惹

起する.PAI-1 は動脈硬化症や血管の再構築な

どにも関与する.このような病態では t-PA や

u-PA を阻害するというだけでは PAI-1 の果たす

役割を説明できない.PAI-1 は直接細胞増殖や

アポトーシスに関与する可能性がある.このよう

な観点から PAI-1 阻害薬は新しい薬物の候補と

なる可能性もある.

2. 線溶系と PAI-1

血栓形成に凝固系と線溶系のバランスが関わ

り,凝固系で作られた血栓が線溶系で分解され

ることによって両者の均衡が保たれる(図 1).

線溶系は,ウロキナーゼ型プラスミノゲンアク

チベーター(urokinase-type plasminogen

activa-tor:u-PA )や組織型プラスミノゲンアクチベー

タ ー(tissue-type plasminogen activator:t-PA )

がプラスミノゲンから活性を有するプラスミンへ

の変換を促進する.生成したプラスミンはフィブ

リンを分解しフィブリン・フィブリノゲン分解

産物(fibrin degradation product:FDP )にする

ことで血栓形成を防ぐ.プラスミノゲンアクチ

ベーターインヒビター-1(plasminogen activator

inhibitor type-1:PAI-1) は t-PA 及 び u-PA を

阻害することにより線溶系を阻害する線溶系の生

理的阻害因子である.PAI-1 が増加すると血栓

が出来やすく分解されにくい

1)

.PAI-1 は血管内

皮,肝細胞,炎症細胞,血小板などで産生され,

血中に分泌後,線溶系の阻害以外にもマトリック

スメタロプロテアーゼの活性を阻害することで細

胞の接着,遊走に影響を及ぼす.PAI-1 の増加

はアテローム性動脈硬化症や心筋梗塞に代表され

る血栓症の誘因となり,さらに糖尿病や脂質異常

症,メタボリックシンドロームの危険因子にな

1)‐3)

.凝固-線溶系バランスが凝固系に傾くと,

名古屋市立大学大学院薬学研究科病態解析学分野〔〒 467-8603 名古屋市瑞穂区田辺通 3-1〕

Division of Molecular and Cellular Pathobiology and Therapeutics, Graduate School of Pharmaceutical Sciences,

Nagoya City University〔3-1 Tanabe-dori, Mizuho-ku, Nagoya 467-8603, Japan 〕

Tel: 052-836-3451  Fax: 052-836-3454  e-mail: [email protected]

昭和56年 北海道大学医学部 卒業 北海道大学医学部附属病院循 環器内科医員   62年 ワシントン大学医学部 平成 6 年 バーモント大学医学部    8 年 北海道大学医学部循環器内科 助手   11年 北海道大学病院循環器内科 講師 平成19年 名古屋市立大学大学院薬学研 究科医療薬学講座病態解析学 分野 教授 専門 高血圧 血管医学(動脈硬化症,血栓症)

藤井 聡

炎症と線溶系

藤 井   聡

Inflammation and fibrinolytic system

Satoshi FUJII

(2)

3. 炎症性サイトカインによる

PAI-1 発現の調節

PAI-1 は セ リ ン プ ロ テ ア ー ゼ イ ン ヒ ビ タ ー

ファミリーに属する分子量およそ 45kDa の一本

鎖糖蛋白質である.PAI-1 は病態における変動

が大きく種々の疾患で,遺伝子転写レベルで影

響を受ける.ヒト PAI-1 遺伝子は第 7 染色体に

あり 9 つのエクソンと 8 つのイントロンを持つ.

インスリンなどのホルモンやトランスフォーミ

ング増殖因子-β(transforming growth factor-β:

TGF-β),インターロイキン 1(interleukin-1:

IL-1)などの炎症性サイトカインにより発現が

制御される.これらの制御は PAI-1 遺伝子の 5’

側に存在するプロモーター領域の活性化を介した

転写促進による

1)

.ヒト肝癌由来細胞株 HepG2

においてプロモーター活性化による PAI-1 発現

増加には TGF-βによる smad を介した経路

4)

IL-1 に よ る c-fos/c-jun を 介 し た 経 路

5)6)

, 低

酸素条件下における低酸素誘導因子-1(hypoxia-inducible factor-1:HIF-1)を介した経路

7)

,酸

化 ス ト レ ス に よ る activator protein-1(AP-1)

を介した経路

8)

などが知られる.また,脂質異

常症治療薬シンバスタチンは抗酸化作用を有し,

PAI-1 蛋白質の発現を減少させる

9)

.環状アデノ

シン一リン酸(cyclic adenosine monophosphate:

アテローム性のプラークの破裂が閉塞性血栓に成

長する.炎症と線溶系の関係は,1)炎症に関与

する液性因子による線溶系因子発現への影響と,

2)線溶系因子が炎症に及ぼす影響を考慮する(図

2).

t-PA, u-PA PAI-1, PAI-2

プラスミノゲン プラスミン TAFI TAFIa フィブリン α2PI (α2-プラスミンインヒビター) (α2AP, α2-アンチプラスミン) FDP(フィブリン・フィブリノゲン分解産物) (プラスミノゲンアクチベーターインヒビター) IL-1, IL-6 TNF-α TGF-β PAI-1 u-PA活性 プラスミン 線溶 細胞外基質 の分解 細胞特異的反応 内皮細胞 •血管新生 •血栓症 平滑筋細胞 線維芽細胞 •動脈硬化症 •創傷治癒 •組織再構築 腫瘍細胞 •浸潤 •増殖 細胞表面での u-PA u-PA受容体 LRP との共局在 u-PA受容体の リサイクル 細胞接着 細胞外基質の u-PA/u-PA受容体 ERK1, ERK2 Akt アポトーシス 細胞増殖 細胞の 運動性 浸潤 細胞外基質 における細胞の 成長・展開 インスリン 低酸素

図 1  線溶系のカスケード

線溶系は凝固反応により生成したフィブリンを分解する.トロンビン活性化線溶インヒビターthrombin-activatable

fibri-nolysis inhibitor(TAFI )はリジン C 末端を切断することでプラスミンのフィブリンへの結合を阻害し,線溶活性を低下さ

せる.α2-プラスミンインヒビターは血中プラスミンと特異的に結合し線溶系の活性を抑える.t-PA:組織型プラスミノゲ

ンアクチベーター,u-PA:ウロキナーゼ型プラスミノゲンアクチベーター.PAI:プラスミノゲンアクチベーターインヒビ

ター,α2PI:α2- プラスミンインヒビター,α2AP:α2-アンチプラスミン,FDP:フィブリン・フィブリノゲン分解産物.

図 2  炎症と PAI-1 の関係

血中 PAI-1 レベルおよび組織での PAI-1 発現は炎症性

サイトカイン,ホルモン,メタボリックシンドロームに

関連した因子などで増加する.増加した PAI-1 は蛋白溶

解活性,細胞接着,細胞増殖やアポトーシスなどに関与

するシグナルを制御することにより多様な炎症反応を含

む疾患の発症や進展に関与する.

(3)

と 2.2kb の差の 1kb 部位に 3 箇所存在する.これ

までに PAI-1 mRNA の 3’-UTR に結合する RNA

結合蛋白質も同定されており,human antigen R

(HuR )はラット PAI-1 3’-UTR 上に存在する

ARE に結合し

24)

,p53 はヒト PAI-1 3’-UTR 上

の ARE に結合する

25)

.両者は mRNA を安定化

させる.その他,6-phospho-D-gluconate-NADP

oxidoreductase が RNA 結合蛋白質として PAI-1

3’-UTR の ARE を含まない特定の 33 塩基に結合

する

26)

.ラット肝細胞では PAI-RBP1 が cAMP

responsive sequence(CRS )

(+2926~+3054bp )

に結合し,PAI-1 の安定性や翻訳を調節してい

20)

.これらは全て転写後レベルで PAI-1 発現

を調節する.インスリンは CREB を誘導する.

したがって,我々が以前報告してきたインスリン

の PAI-1 産生増加作用の一部は cAMP の PAI-1

mRNA の 3’-UTR への作用を介しているかもし

れない

27)

.cAMP が PAI-1 発現に及ぼす効果は

多数の標的への影響を反映したものであると示唆

される.HepG2 細胞とラット肝細胞はサイトカ

インへの応答に近似性が見られる

28)

.肝臓で増

加した PAI-1 は肝循環の低下や低酸素状態を引

き起こすと同時に,血中に分泌されることで血漿

中 PAI-1 濃度が上昇し,全身の血栓症のリスク

を増大させる可能性もある.よって,cAMP によ

る PAI-1 mRNA 3’-UTR を介した発現増加作用

を持続して抑えることで PAI-1 に関連した血管

疾患を薬理学的に改善することが出来るようにな

るかもしれない.3’-UTR を介した PAI-1 発現

調節を標的とする治療戦略は効果的に PAI-1 発

現増加を抑制する優れた治療法となる可能性もあ

る.我々は HepG2 細胞において cAMP が PAI-1

発現へ及ぼす影響とその応答領域を含む分子機構

を解析し,転写後調節が cAMP の PAI-1 発現調

節において重大な役割を担っていることを最近示

した

29)

(図 3).

5. プロテイン C の線溶・炎症への影響

プロテイン C はトロンビンと血管内皮細胞上

のトロンボモジュリン複合体で活性化され(活

性化プロテイン C, APC ),プロテイン S(PS )

を補酵素として活性化凝固第 V 因子(FVa )と

cAMP )は様々な細胞機能や遺伝子発現を調節す

る細胞内セカンドメッセンジャーで,ヒトマス

ト細胞で PAI-1 プロモーターを活性化し PAI-1

mRNA 及び PAI-1 蛋白質発現量を増加させる

10)

一方,HaCaT 角化細胞で cAMP はプロテインキ

ナーゼ A(protein kinase A:PKA )を介した経

路により TGF-βによって誘導された PAI-1 増

加を抑制する

11)

.抗血栓薬シロスタゾールは血

管壁でホスホジエステラーゼを阻害し血中 cAMP

濃度を増加させることにより高血圧や高血糖によ

り増加した血中 PAI-1 濃度を減少させる

12)‐14)

ラット初代培養肝細胞において cAMP は PAI-1

mRNA 量を増加させる

15)

.一方,増殖させたラッ

トの肝細胞や肝癌細胞では PAI-1 mRNA 量を減

少 さ せ る

16)17)

. さ ら に cAMP は cAMP

respon-sive element binding protein(CREB )を介して

ヒト PAI-1 プロモーター上の低酸素応答領域-2

(hypoxia responsive element-2:HRE2) お よ び

E-box 5 に応答して転写調節を行う

18)

4. 3'-非翻訳領域を介した PAI-1 発現の調節

近 年 mRNA の 3’ 非 翻 訳 領 域(3’-untranslated

region:3’-UTR )の役割が注目を集めており,

microRNA を始めとしたノンコーディング RNA

による遺伝子発現制御機構を中心に研究が進んで

いる.mRNA の 3’-UTR は mRNA の安定性や翻

訳効率,プロセッシング,核外輸送などに影響す

る.インスリンは PAI-1 mRNA の 3’-UTR に働

き PAI-1 mRNA を安定化させる

19)

.cAMP は転

写後レベルでも遺伝子発現制御に関わる.ラット

肝細胞由来の PAI-1 mRNA の 3’-UTR に cAMP

応答領域がある

20)

.RNA 結合蛋白質は mRNA の

3’-UTR に結合し翻訳効率や安定性に影響を与え

る蛋白質で標的となる塩基配列も解析されてい

21)

. そ の 中 で AU-rich element(ARE ) を 標

的とする RNA 結合蛋白質が同定されている

22)

ARE は AUUUA または UUAUUUAUU 配列で,

RNA 結合蛋白質の標的の 1 つである

23)

.RNA

結合蛋白質は翻訳の促進,抑制,安定性の調節

な ど 様 々 な 要 因 に 関 わ る. ヒ ト PAI-1 mRNA

の 3’-UTR には 4 箇所の ARE が存在しており,

2.2kb PAI-1 mRNA の 3’-UTR 上に 1 箇所,3.2

(4)

告されている

34)

マウスに心理的ストレスを及ぼすと脂肪組

織に炎症細胞浸潤が増加し単球走化性蛋白-1

(MCP-1) の 発 現 と 血 中 濃 度 が 増 加 す る と い

35)

.また組織因子・PAI-1 の発現増加,イン

スリン抵抗性の増悪も認められた.MCP-1 中和

抗体や MCP-1 をブロックする蛋白を過剰発現す

るよう遺伝子導入した脂肪幹細胞で治療したとこ

ろ,脂肪炎症は有意に抑制され血栓形成傾向とイ

ンスリン感受性は改善されたという.ストレス,

メタボリック症候群,血栓症を結び付ける病態の

解明として注目される.

7. 肝臓組織における PAI-1 の炎症への影響

PAI-1 自体が炎症に影響することを,肝臓組

織を例に説明する.マウスではエタノールとリポ

ポリサッカライド(LPS )により誘導される肝

障害には線溶系抑制によるフィブリン沈着が関与

36)

,PAI-1 発現を抑制することでアルコール

による慢性炎症を軽減できる

37)

.PAI-1 欠損マ

ウスでは胆管結紮による線維化が軽減する

38)

フィ

ブリンを介した炎症反応にはインテグリンが関与

する可能性がある

39)

.これらの報告から,凝固系

FVIIIa を不活化して抗凝固活性を発揮する.ト

ロンビン形成量が低下し線溶阻止因子であるトロ

ンビン活性化線溶インヒビター(thrombin

acti-vatable fibrinolytic inhibitor:TAFI)の活性化が

抑制される.APC は PAI-1 を抑制することで線

溶系に促進的に作用する

30)

.また,壊死細胞から

遊離するヒストンは血管内皮細胞を障害し空泡化

や血栓を誘導するが APC はヒストンを分解する

ことで,抗炎症作用を発揮するという

31)

.したがっ

て APC の系は凝固,線溶,炎症を繋ぐ系として

重要である.PAI-1 には抗トロンビン作用により,

静脈グラフトモデルで血管内皮の再構築を制御す

る作用

32)

や,抗アポトーシス作用により好中球

による炎症を制御する作用

33)

も知られている.

6. 異常な折り畳み・凝集を起こした蛋白質

による t-PA の活性化,ストレス・

炎症と血栓症の関連

蛋白質の異常な折り畳み・凝集はアミロイドー

シスなど蛋白質が沈着する様々な変性疾患の発症

に関わる.t-PA は異常な折り畳み・凝集をおこ

して沈着した蛋白質を認識し,その分解やクリア

ランスに関わることで炎症を制御する可能性が報

+3176 PAI-1 プロモーター PAI-1 遺伝子 cAMP PAI-1 ORF 3’-UTR AAAAAA PAI-1 蛋白質 E5 (-681/-674) HRE2 (-194/-187) +1358 +2177 CRE (+2591/+2643) cAMP TIA1 ARE4 抑制 mRNAの安定化、翻訳促進 PAI-1 mRNA 増加

図 3  cAMP が PAI-1 発現を調節する分子機構

cAMP は PAI-1 遺伝子のプロモーターの活性を抑制することで,一時的に mRNA 発現量を減少させる.一方,cAMP の

PAI-1 mRNA の 3’-UTR への作用により mRNA が安定化されるとともに翻訳が促進され,最終的に mRNA および蛋白

質発現量を増加させる.cAMP の PAI-1 3’-UTR への作用の 1 つとして TIA1 を介した経路が考えられるが,応答部位の

違いにより cAMP による転写後調節の主要な経路ではないと考えられる.cAMP による PAI-1 の転写後調節作用には 3’

-UTR 上の+2591~+2643bp の 53 塩基が重要(CRE:cAMP responsive element )で,二次構造の観点から考えると+

2586~+2637bp の 50 塩基が大切である可能性も高い.この領域に未知の RNA 結合蛋白質が結合することが示唆される.

E5:E-box5 ,HRE2:低酸素応答領域-2 ,ORF:オープン・リーディング・フレーム,ARE:AU-rich element.

(5)

Disclosure of Conflict of Interest

The author indicated no potential conflict of interest.

文  献

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16) Heaton JH, Gelehrter TD:Cyclic nucleotide regulation of plas-minogen activator and plasplas-minogen activator-inhibitor messenger

の亢進や線溶系の低下によりフィブリンが細胞外

基質として蓄積し,沈着したフィブリンは 1)血

流を低下させ低酸素状態を惹起する,2)インテ

グリンα

IIb

β

3

等を介して血小板に刺激を与える,

3)インテグリンα

v

β

3

等を介して内皮細胞を刺

激する,4)インテグリンα

M

β

2

等を介して炎症

細胞に刺激を与えるなどの機構で炎症に関わる可

能性が考えられる(図 4).一方,最近は PAI-1

が肝細胞の増殖に影響することで肝障害を軽減す

る可能性も示唆されており

40)41)

,今後のさらな

る研究が必要となっている.

8. おわりに

本邦では優れた PAI-1 阻害薬が開発され抗血

栓作用や抗炎症作用について研究がすすめられて

いる.PAI-1 阻害薬は循環器領域では虚血心筋

の組織再構築への好ましい影響や心臓移植モデル

での拒絶反応の抑制などが報告されている

42)‐44)

これらの研究が進むことにより,線溶療法の治療

薬剤の選択の幅が広がり

45)

,多様な疾患に用いら

れるようになることも期待される.

フィブリン 細胞外基質 低酸素 血小板 内皮細胞 炎症細胞 αIIbβ3シグナル αMβ2シグナル αvβ3シグナル PAI-1 細胞増殖

図 4  肝臓組織で PAI-1 が炎症を惹起する可能性の模式図

凝固系の亢進や線溶系の低下によりフィブリンが細胞外

基質として蓄積する.沈着したフィブリンは 1)血流を

低下させ低酸素状態を惹起する,2)インテグリン α

IIb

β

3

等を介して血小板に刺激を与える,3)インテグリン

α

v

β

3

等を介して内皮細胞を刺激する,4)インテグリン

α

M

β

2

等を介して炎症細胞に刺激を与える.一方,PAI-1

は肝細胞の増殖に影響する可能性もある.

(6)

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