神 経 成 長 因子(NGF)の
生 理 的意 義 と
その合 成 促 進物 質
古 川 昭 栄 ＊1 河 岸 洋 和 ＊2
神 経 成 長 因 子(nerve growth factor; NGF)は,神 経 栄 養 因 子 の一 つ で あ り,ア ル ツハ イ マ ー型 痴 呆 症 に 密
接 に 関連 し,そ の 予防 あ る い は 治療 へ の有 効 性 を指 摘 され て い る タ ン パ ク質 で あ る.本 稿 で は,NGFの 生理 的 意 義 と,in vitroに お け るNGF合 成 を 促 進 す る活 性 を 持 つ 物 質 に つ い て 将 来 の 医 薬 品 と して の 可 能 性 を 含 め て 論 じ,NGFの 研 究 の 現 状 を紹 介 す る. 生 体 内 で は分 化 した 種 々の 細 胞 が そ れ ぞ れ の 特 殊 な役 割 を 果た して い る.た とえ ば,筋 肉細 胞 は 収 縮 や 弛 緩 を繰 り返 して個 体 の運 動 を 支 え て い る し,眼 の レ ン ズ細 胞 は透 過光 を網 膜 に集 め る役 割 を 担 っ て い る.こ れ らの細 胞 は そ の役 割 に最 も適 した 形 態 や 機 能 を 持 つ よ うに分 化 して い る.神 経 細 胞 は刺 激 情 報 を 体 の す み ず み ま で伝 達 す るた め に特 殊 化 され た 細 胞 であ る.形 態 的 に は長 い神 経 突 起 を伸 ば し,な か には 細 胞 体 の 直 径 の百 万倍 に も達 す る も の も あ る.こ れ ら神 経 細 胞 は い った ん 機 能 し始 め る と 自己分 裂 す る 能 力 を 失 って し ま い,死 ん で しま っ て も 自己増 殖 に よって補 うこ と が で きな い.こ れ は 他 の 細 胞 には な い大 き な特 徴 で あ る. この 神経 細 胞 の特 殊 化 を 支 え るの が 神 経 栄 養 因 子(neurotrophic factor; NTF)で あ る.NTF は 神 経 細 胞 を 分 化方 向 に誘 導 し,神 経 突 起 の伸 長 を 促 し,神 経 細 胞 の 生 存 を維 持 す るた め に必 要 な 因 子 で あ る と考 え られ て い る.生 体 内 に は多 くの 種 類 のNTFが 機 能 して い る と 考 え られ て い る が,そ の 機 能 の 全 貌 や 合 成調 節機 構 は い ま だ解 明 され て い な い. 本 稿 の主 題 で あ る神 経 成 長 因 子(nerve growth factor; NGF)は,最 も有 名 で特 性 が 明確 に な っ て い る 代表 的NTFで あ る.本 稿 で は,低 分 子 化 合 物 に よるNGFの 合 成 調 節 に焦 点 を 絞 り,前 半 で は そ の生 理 的 意 義 と将 来 の 医 薬 品 と して の有 用 性 を,後 半 で は化 合 物 の実 際 を 論 じて み た い. NGFに つ い て NGFは ア ミノ酸118個 の 同 一 ポ リペ プチ ド鎖 が 非 共 有 結 合 した 二 量 体 構 造 を 持 つ塩 基 性 タ ンパ ク質 で あ る.ヘ ビ毒 や マ ウス 顎 下 腺 に 大 量 に 含 ま れ て い る こ とが 幸 い し,物 質 と して 容 易 に 得 られ る こ とか らそ の後 の 研 究 が 大 き く発 展 した(た だ し,こ れ らの組 織 中 のNGFは 生 理 的 に機 能 して い な い 点 に 注意).NGFは 末 梢 交 感 神 経細 胞,知 覚 神経 細 胞,中 枢 神 経 系 の前 脳 基 底 核 コ リ ン作 動 性 神経 細 胞,線 条体 内在 性 コ リン作 動 性 神 経 細 胞 の 分 化 促進 や 生 存 ・機 能 維持 作用 を示 ず1,2).な お,NGFの 詳 しい分 子 特 性,生 物 活 性 に つ い て は 他 の 総説(1∼5)を参 照 され た い. 生 体 内に は種 々の 神 経 細 胞 が あ り,NGFは そ の す べ てに 作 用 す る の で は な い.た とえ ば,胎 生 期 の ニ ワ トリ胚 の 交 感 神 経 細 胞 を 培 養 液 で 維 持 し よ うと して も1∼2日 以 内に 死 滅 して しま う.し か し,培 養 液 に10ng/ml程 度 のNGFを 添 加 し て お くと長 期 間 生 か してお くこ とが で きる.単 に 生 存 して い るだ け で な く,神 経 伝 達物 質 の 合成 酵 素 や電 気 刺 激 に対 す る応 答 性 な ど神 経 細 胞 と して の 特 性 を徐 々 に備 え て くる.と ころが,副 交 感 神 経 細 胞 はNGFを 添 加 して も効 果 は な く,眼 の 抽 出 物 を 加 え る と生 存 で き る.こ れ は 副 交 感 神 経 細 胞 のNTFが 眼 球 に含 まれ て い る こ と,NGFは この発 生 段 階 で は 副 交感 神経 細 胞 のNTFと して 無 効 で あ る こ とを示 して い る.
Physiological Significance and the Synthesis-promoting Substances of Nerve Growth Factor (NGF)
*1 Shoei FURUKAWA ,岐 阜 薬 科 大 学 分 子 生 物 学 講 座 *2 Hirokazu KAWAGISHI
な ぜNGFが 注 目 され る か-ア ル ツハ イ マ ー 病 との 関 わ り
現 在,NGFが 社 会 的 に注 目され る の は,こ れ
が 前 脳 基 底 核 コ リン作 動 性 神 経細 胞(basal fore-brain cholinergic neuron; BFCN)に 対 す る
NTFで あ るか らで あ る(6∼8).アル ツ ハ イ マ ー病 は 病 因 が 不 明 で有 効 な治 療 手 段 を 持 た な い痴 呆 疾 患 であ るが,こ の患 者 の 脳 はBFCNに 顕 著 な 障 害(細 胞 数 の 減 少,細 胞 体 の萎 縮,神 経 突 起 の変 性)を 起 こ して い る.BFCNは 記 憶 や 学 習 能 に 関 連 す る 神 経 路 で あ り,ア ル ツハ イ マ ー病 の 痴呆 病 態 は この 神経 路 の 障害 と よ く一致 して い る.そ の た め ア ル ツハ イ マ ー病 の 病 因 と してNGFの 欠 乏 を 考 え る 研 究 者 が 出 て きた.ま たNGFを 治 療 薬 に 使 え な い か とい う 議 論 も な さ れ る よ うに な っ た.そ の後,NGF病 因説 を肯 定 す る 結 果 は 出 て きて い な い が,NGFの 治療 薬 と して の 応 用 の 可 能 性 は 高 ま る 方 向 に あ る と い って よい.た と え ば,BFCNが 死 ん で ゆ くよ うに しむ け た モデ ル 動 物 にNGFを 投 与 す る と 神 経 細 胞 死 が 抑 制 され る(9,10). しか し問 題 点 も あ る.そ の一 つ は,NGFが タ ンパ ク質 で あ るた め,脳 ・血 液 関 門を 通 過 で き な い こと に あ る.NGFを 脳 で作 用 させ るた めに は 脳 内 に注 入 しな けれ ば な らな い.ヒ トへ の応 用 を 考 え る と これ は大 きな リス ク と な る と思 われ る.し か し,そ の リス クを承 知 で,ご く最 近,以 下 の よ うな 治 療 例 が 報 告 され た.す な わ ち,ア ル ツハ イ マ ー 病 の女 性患 者 の脳 に直 接 マ ウス のNGFを 注 入 し,患 者 の知 能 を含 め た い くつ か の面 で症 状 の 改善 が 見 られ た と い う の で あ る.ま だ1例 で あ るが,非 常 に 注 目す べ き結果 で あ る. も し脳 ・血 液 関 門 通 過 性 の物 質 を 末 梢投 与 し,そ の物 質 の脳 へ の 移 行 に よ って 脳 のNGF合 成 を 高 め る こ とが で きれ ば,そ して誘 導 され たNGFに 神 経 機 能 修 復 作 用 が 期 待 で きれ ば,そ の よ うな物 質 は よ り安 全 に アル ツハ イ マ ー病 の 予 防 や 治 療 に 使 用 可 能 で あ るか も しれ な い.そ の よ うな物 質 は存 在 す るの で あ ろ うか? この ア プ ロー チの 成 否 は この 物 質 の発 見 に かか っ て い る と い え る.以 下,順 を 追 っ て この 問 題 に迫 っ てみ た い. NGF合 成 の し くみ NGFは,こ れ に 応 答 す る 神 経 細 胞 が 軸 索 を伸 ば して い る 先 の部 位 で 合 成 ・分 泌 され た あ と軸 索 末 端 の 受 容 体 に 結 合 した ま ま 軸 索 内 に 取 り込 ま れ,逆 行 性 に 神 経 細 胞 体 ま で 輸 送 され る(1,4)(図 1).た とえ ば,交 感 神 経 細 胞 の 支 配 領 域 で あ るほ とん どの 臓 器(マ ウス 顎 下 腺 が 大 量 のNGFを 合 成,貯 臓 す る こ との 理 由は 不 明)か ら交 感 神 経 節 へ,知 覚 神 経 系 で は 皮 膚 な どか ら知 覚 神 経 節 へ, BFCN系 で は脳 の海 馬 や 皮 質 な どか ら 中 隔 や マ イネ ル ト基 底 核 な どの 前 脳 基 底 野 へ とNGFが 移 動 す る.こ の 過 程 で 生 理 活 性 を 発 揮 す る(ど の 部 分 が 重 要 なの か は い まだ 不 明).ほ とん どの 末 梢 交 感 支 配 組 織 がNGF mRNAを 含 み,そ の含 量 は 交 感 神経 支 配 密 度 に 比 例 す る(28,37).この 事 実 は,そ の 領 域 を 支 配 す る交 感 神 経 系 がNGF合 成 を 調 節 す る こ とを 示 唆 して い る. 図1■NGFの 合成部位 と逆行性輸送
NGF合 成 細 胞 脳 で のNGF合 成 細 胞 に つ い て は,in situハ イ ブ リ ダ イ ゼ ー シ ョ ン法 で 成 熟 ラ ッ ト,マ ウ ス の 脳 が 調 べ られ,海 馬 の 顆 粒 細 胞,錘 体 細 胞,さ ら に 一 部 の 報 告 で は 皮 質 の 錘 体 細 胞 でNGF mRNA を 確 認 し て い る(11∼13).しか し,共 通 し て ア ス ト ロ サ イ トに は 検 出 さ れ て い な い.成 熟 個 体 脳 で は 神 経 細 胞 に よ っ てNGFが 合 成 され て い る こ と が 示 唆 され る.最 近Zafraら(14)は,ラ ッ ト海 馬 神 経 細 胞 のNGF mRNAレ ベ ル が 興 奮 性 ア ミ ノ酸 に よ
っ て 高 ま り,GABA (γ-aminobutyric acid)ア ゴ
ニ ス トに よ っ て この 作 用 が 抑 制 さ れ る こ と を 見 い だ し て い る.神 経 回 路 網 の 刺 激 伝 達 に よ っ て 神 経 細 胞 のNGF合 成 が 調 節 さ れ る ら し い. 一 方 ,ア ス トロサ イ トは も う一 つ の 主 な 脳 神 経 系 構 成 細 胞 で あ り,脳 や 脊 髄 の 神 経 細 胞 や 血 管 周 囲 に 広 く分 布 し て 神 経 細 胞 の 機 能 維 持 や 栄 養 補 給 に 重 要 な 役 割 を 担 っ て い る.筆 者 ら は 高 感 度 酵 素 免 疫 測 定 法 を 用 い,培 養 下 で ア ス ト ロサ イ ト が NGFを 合 成 ・分 泌 す る こ と を 示 した(15).ア ス ト ロ サ イ トは 神 経 細 胞 と は 異 な り 分 裂 能 を 持 つ. NGF合 成 ・分 泌 と 細 胞 増 殖 と が どの よ う に 関 連 して い る か を 調 べ た と こ ろ,合 成 は ア ス ト ロ サ イ トの 増 殖 期 で 高 く,増 殖 が 停 止 す る と ほ と ん ど停 止 し て し ま う こ と が わ か っ た(16).成 熟 脳 で は ほ と ん どの ア ス ト ロ サ イ トは 増 殖 を 停 止 し て い る こ と と こ の 結 果 を 考 え 合 わ せ る と,成 熟 脳 で は ア ス ト ロ サ イ トはNGFを ほ と ん ど 合 成 し て い な い と 考 え られ る.し か し,脳 の 発 達 過 程 で ア ス トロ サ イ トが 増 殖 す る 時 期(ラ ッ トや マ ウ ス で は 生 後 数 週 間 以 内)に は 発 現 す る と考 え られ る.実 際 に,ラ ッ トや マウ ス で は 生 後3週 を ピ ー ク に 急 速 にNGF mRNAが 増 加 す る(17).ま た,脳 が 損 傷 を 受 け る と 損 傷 部 位 を 中 心 に ア ス ト ロ サ イ トが 増 殖 す る, い わ ゆ る グ リオ ー シ ス が 起 こ る.こ の と き ア ス ト ロ サ イ トのNGF合 成 が 高 ま る と筆 者 ら は 推 定 し て い る.ア ス ト ロ サ イ トに よ っ て 組 織 間 隙 に 高 レ ベ ル のNGFが 分 泌 さ れ れ ば,ひ き 続 い て 起 こ る 神 経 再 生 を 有 利 に 進 行 さ せ る こ と が で き る と 考 え られ る か ら で あ る(18,19).最 近Luら(20)は,組 織 学 的 に 神 経 細 胞 体 が 存 在 しな い 視 神 経 で,生 後 の ア ス トロサ イ ト増 殖 期 に 一 致 してNGF遺 伝 子 が 発 現 して い る ことを 示 した.つ ま り,発 達 途 上 の 脳 や 損 傷 を 受 け た 脳 で は ア ス トロサ イ トがNGF合 成 の 主 役 を 演 じ,神 経 回 路 網 が 構 築 され,神 経 細 胞 が 機 能 し始 め る と合 成 主 体 が 神 経 細 胞 に 替 わ っ て ゆ く と考 え られ る. さ てそ れ で は,NGF合 成 を 調 節 で き る低 分 子 化 合 物 の 検 索 は ア ス トロサ イ トと神 経 細 胞 の い ず れ を 用 いれ ば よい の で あ ろ うか.こ の 結 論 は,ア ス トロサ イ トと い う こと に な る で あ ろ う.神 経 細 胞 に よるNGF合 成 は 興 奮 性 神 経 ネ ッ トワー クの 活 動 の 結 果 と い う こと で あ る な らば(14),神経 細 胞 のNGF合 成 を 高 め る薬 物 は神 経 細 胞 を 興 奮 させ る薬 理 作 用 を伴 う.そ の結 果 と して,な ん らか の 不 利 益 な神 経 活 動 を 個 体 に ひ き起 こす可 能 性 が 否 定 で きな い. ア ス トロサ イ トを 用 い る 活 性 物 質 の ス ク リー ニ ング ア ス トロサ イ トを用 い る 活 性 物 質 の ス ク リー ニ ン グ法 の概 略 を 図2に 示 した. ア ス トロサ イ トの 培 養 法:胎 生 後 期 か ら生 図2■NGF合 成 促 進 活 性 物 質 の ス ク リー ニ ング
後 数 日まで の ラ ッ ト,マ ウ ス脳 を 無 菌 的 に取 り 出 して半 球 と脳 幹 に 分 け,実 体 顕 微 鏡下 で髄膜 (meninges)を てい ね い に 除 く.小脳 は髄 膜 が 複 雑 に 入 り組 み 除 去 に 完 全 を 期 し難 い の で,対 象 か ら除 く.脳 を細 断 し,Ca2+, Mg2+を 含 ま な い PBSで2回 洗 浄 し,十 分 量 の0.25%ト リプ シ ンを 加 え,37℃ で30分 間 加 温 す る.次 に等 容 量 の培 地(下 記)を 加 え て反 応 を 止 め た 後,同 培 地 で2回 洗 浄 後,脳1個 あた り5mlの 培 地 を 加 え る.ガ ラス 製 の パ ス ツ ール ピペ ッ トに 組 織 片 を 数 十 回 出 し入 れ して細 胞 に 分 散 し,新 し い5mlの 培 地 を 加 え,10cmシ ャ ー レ に播 種 す る.5%CO2気 相 下,37℃ で 培 養 を 開 始 し, 細 胞 の器 壁 へ の付 着 を 促 す た め2∼3日 間 は静 置 す る.そ の後,豊 富 な新 しい培 地 に替 え て培 養 を 継 続 す る.数 日で飽 和 密 度 に 達 す る の で, トリプ シ ンで 細 胞 を 剥 離 し表 面 積 が3倍 く らい の 実 験 用 の 培 養 器 に拡 大 培 養 す る.培 養 液 は10 %ウ シ胎 仔 血 清 を 含 むDulbecco's minimum essential medium (DMEM)に50μg/mlの カ
ナ マ イ シ ンな どの抗 生物 質 を添 加 して用 い る. 二 次培 養 細胞 の場 合,倍 化 時 間 は24∼32時 間 で あ る.継 代 が 重 な る に つ れ 増 殖 能 は 低 下 す る.継 代 は せ い ぜ い 数 回 が 限 度 で あ る.注 意 点 と して,髄 膜 が 少 しで も残 る と増 殖 能 の 旺 盛 な 線 維 芽 細 胞 が 混 入 し,純 粋 な グ リオ ブ ラ ス トが 得 られ な い.ま た 同 様の 理 由 で,低 細 胞 密 度 の で 継 代 培 養 は避 け る. NGF合 成 促 進 活 性 の 評 価:マ ル チ ウエ ル プ レー トに 培養 した 静 止期 の アス トロサ イ トを 用 い る.血 清 を含 む培 養 液 で 飽 和 密 度 に 達 した ア ス トロサ イ トを,0.5%ウ シ血 清 アル ブ ミ ン を 含 むDMEM培 養液 に 移 し替 え,3日 ご とに 培 培 養 液 を 新 し く交 換 しなが ら1∼2週 間維 持 す る.こ の 間 に ア ス トロサ イ トは静 止 期 に入 り NGF産 生 も低 下 す る(24).チ ミジ ンの取 り込 み や,5-ブ ロモ デ オ キ シ ウ リジ ンの取 り込 み で増 殖 停 止 を確 認 すれ ば安 心 で きる.ま た,経 時 的 に培 養液 中 のNGFレ ベ ル の漸 減 を確 認 して お け ば さ らに 完 壁 で あ る.試 料 は 直 接 培 養 液 に, 水 難 溶 性試 料 は エ タ ノ ール,ジ メチ ル ス ル ホ キ シ ドに 溶 解 し,溶 媒 の 体 積 が1%を 越 え な い よ うに 培 養 液 で 希 釈 す る.試 料 を 含 む 培 養 液 で24 時 間 培 養 し,培 養 液 中 のNGF濃 度 を 酵 素 免 疫
測 定 法(enzyme immunoassay; EIA)で 定 量
す る. NGFのEIAシ ス テ ム:こ の 方 法 は 現 在 の と こ ろ 最 も 効 率 よ く,高 感 度 にNGFを 定 量 で き る シ ス テ ム で あ る.原 理 は 高 分 子 タ ン パ ク 質 の 定 量 に 一 般 的 に 用 い られ る サ ン ドイ ッ チ 法 で あ る.特 徴 は 少 量 の 試 料 量(20μl)で,1pg/ml のNGFが 定 量 で き る 点 で あ る.NGF mRNA の 定 量 よ り少 量 の 細 胞 で 評 価 で き,簡 便 で,多 検 体 を 処 理 で き,し か も 定 量 性 に 優 れ て い る. 詳 し くは 文 献 を 参 照 し て い た だ き た い(21∼23). こ れ ま で に 見 い だ さ れ て い る 活 性 物 質 1.カ テ コー ル 化 合 物 末 梢 組 織 で は 交 感 神 経 の 支 配 密 度 が 高 い ほ ど NGF合 成 量 が 多 い.ラ ッ トで は 顎 下 腺(マ ウ ス と違 い 生 理 的 濃 度 で し かNGFは 含 ま れ て い な い こ と に 注 意)や,心 臓,血 管 な ど で 高 い.そ こ で,交 感 神 経 系 の 神 経 伝 達 物 質 で あ る ノ ル エ ピ ネ フ リ ン がNGF合 成 を 調 節 す る シ グ ナ ル で は な い か と 考 え,検 討 した.そ の 結 果,カ テ コ ー ル ア ミ ン(エ ピ ネ フ リ ン,ノ ル エ ピ ネ フ リ ン,ド ー パ ミ ン)が 静 止 ア ス ト ロ サ イ トのNGF合 成 を 顕 著 に 促 進 す る こ とを 見 い だ した(27).中 枢 神 経 系 の 種 々 の 神 経 伝 達 物 質 の 中 で は,他 に コ リ ン ア ゴ ニ ス ト に 弱 い 作 用 が 認 め ら れ る だ け で あ っ た. 培 養 液 中 に 分 泌 さ れ るNGFの 量 は カ テ コ ー ル ア ミ ン の 濃 度 に 依 存 し て 増 加 し(27),細 胞 内NGF mRNAの レ ベ ル の 上 昇 を 伴 う(28).類 似 の 作 用 は ア ス ト ロサ イ トば か り で な く 株 化 線 維 芽 細 胞L-Mで も 認 め られ た(29).構 造-活 性 相 関 研 究 を さ ら に 推 し進 め,活 性 は カ テ コ ー ル 環 構 造 に よ る こ と,側 鎖 に2個 飽 和 炭 素 を 持 つ 化 合 物 の 作 用 が 最 も強 い こ とが わ か っ た.側 鎖 の 官 能 基 の 有 無 や 違 い に 基 づ く差 は ほ と ん ど な か っ た(27).さ らに 重 要 な こ と は,カ テ コ ー ル 化 合 物 の 作 用 は ア ドレ ナ リ ン 性 受 容 体 を 介 し て い な い 点 で あ る(19,25,26).こ れ は ア ドレ ナ リ ン 性 受 容 体 を 介 し て 進 行 す る ホ ル
図3■NGF合 成促 進物 質 図4■ ヤ マ ブ シ タケ か ら得 られ たヘ リセ ノ ン類 1,2に は活性が ない. モ ン作 用,神 経 伝 達 物 質 作 用 が な い こ と を 意 味 し,将 来 医 薬 品 を 目指 す 際 に は 副 作 用 を 除 外 で き る 特 に 重 要 な ポ イ ン ト で あ る.以 上 の 情 報 を も と に,側 鎖 の4位 に ア ル キ ル 基 を 持 つ カ テ コ ー ル 化 合 物 を 見 い だ し(25,28),こ れ を リ ー ド化 合 物 と したNGF誘 導 実 験 が 動 物 レ ベ ル で 進 行 中 で あ る(29). 2.そ の 他 の 化 合 物 一 連 の 実 験 結 果 か ら,NGF合 成 促 進 活 性 は カ テ コ ー ル 化 合 物 に 特 異 的 と思 わ れ た.し か し,意 外 な こ と に 構 造 的 に は ま った く類 似 点 の 見 い だ せ な い キ サ ン チ ン誘 導 体 で あ る プ ロ ペ ン ト フ ィ リ ン(30)や1,4-ベ ン ゾキ ノ ン 類(31)(図3)に も 同 様 な 活 性 が 見 い だ され た.こ の こ と か らNGF合 成 促 進 作 用 は,(1)特 異 性 が そ れ ほ ど 厳 密 で な い こ と,(2)化 合 物 に 共 通 して 内 在 す る未 知 の 要 因 が あ る こ と,(3)こ の 作 用 を 持 つ 未 発 見 の 化 合 物 群 が あ る こ と,が 推 定 され た.細 胞 膜 の 主 な構 成 成 分 で あ る ガ ン グ リオ シ ドに も類 似 の 作 用 が 見 いだ され る(32)が,末梢 神 経 の 髄 鞘 を形 成 す る シ ュ ワン細 胞 にの み 観 察 され る.ア ス トロサ イ ト や 線 維 芽 細 胞 で は作 用 は認 め ら れ な い. 新 しい 活 性 物 質 内 在 性 で それ ぞ れ の 器 官 に お け る 真 のNGF合 成 促進 物 質 を 明 らか に し よ うとす る試 み が重 要 であ る とい うこ とは 言 うま で もな い.し か しな が ら,一 方 に お い て アル ツハ イマ ー病 の予 防 あ る い は治 療 な どの 実 際 の 応 用 面 を 考 え る と,エ ピネ フ リン類 な どの 内在 性 の 活 性 物 質 は も と も と ホ ル モ ン であ るが ゆ え, NGFの 合 成 促 進 を 目的 に 体 内 に投 与 す る こ とは生 体 内 での 量
図5■ ア ス トログ リア 細 胞 に よ るNGF合 成 ・分 泌 に 対 す る ヘ リセ ノ ンDと エ ピネ フ リ ンの 効 果 的 バ ラ ン ス を くず し,危 険 を 伴 うと 考 え られ る. し た が っ て,他 の 細 胞 や 器 官 に は ま っ た く影 響 を 与 え ず 選 択 的 に この 活 性 を 有 す る 物 質 が 最 も 望 ま し い.そ し て,そ れ を 日常 的 に 食 餌 か ら摂 取 す る こ と が で き れ ば,食 に よ る 疾 病 の 予 防 あ る い は 治 療 が 可 能 と い う こ と に な る. こ の よ うな 背 景 の も と に ス ク リー ニ ン グ を 行 な っ た と こ ろ,以 下 の 化 合 物 群,ヘ リセ ノ ン(her-icenone) C (3)か らH(8)が,食 用 キ ノ コ の 1種 ヤ マ ブ シ タ ケ(Hericium erinaceum)か ら発 見 さ れ た(図4).ヤ マ ブ シ タ ケ は 中 国 に お い て は 漢 方 薬 と し て 有 名 で,最 近 で は 我 が 国 に お い て 人 工 栽 培 が 可 能 と な り,針 状 の か さを もつ 特 異 な 形 態(こ の 形 か ら 中 国 で は “猿 頭 茸 ” と呼 ぼ れ て い る)を し て お り,な か な か 美 味 な キ ノ コ で あ る. 筆 者 ら は す で に,こ の キ ノ コ か ら腫 瘍 細 胞 に 対 す る増 殖 阻 害 物 質 と して 新 規 のC18脂 肪 酸33)と ヘ リ セ ノ ンA(1), B(2)(34)を 単 離 し発 表 し て い た.こ の1,2の 類 縁 体 と し て ヘ リセ ノ ンC∼H が 得 られ,そ の 構 造 は1,2と の ス ペ ク トル デ ー タ の 比 較 な ど に よ っ て 決 定 され た(35,36).ヘ リ セ ノ ンC(3)か らE(5), F(6)か らH(8)は と も に ア ル コ ー ル 部 分 は 同 一 で あ り,そ れ ぞ れ が 3種 の 単 純 脂 肪 酸,パ ル ミチ ン酸,ス テ ア リ ン酸 お よ び リ ノ ー ル 酸 か ら構 成 さ れ て い る(図4).そ し て,脂 肪 酸 の 違 い に よ っ て 活 性 の 強 さ も 左 右 さ れ た. 図5に3か ら5の 中 で 最 も 活 性 の 強 か っ た ヘ リ セ ノ ンD(4)と 前述 の 活 性物 質 エ ピネ フ リンに よるNGF合 成 促 進 の 結 果 を 比 較 した.両 者 は ほ ぼ 同 等 の 合 成 促 進 活 性 を 持 って い る とい え る.ヘ リセ ノ ンC(3)とE(5)は4に 比 べ て 数倍 活 性 が 弱 く,ヘ リセ ノ ンF(6)か らH(8)に も 同様 に,脂 肪 酸 部 分 の違 い に よ り活 性 の強 弱 が現 わ れ た.肪 酸 部 分 の長 さや 二 重 結 合 の 存 在 の 有 無 に よっ て活 性 が 異 な るの は非 常 に興 味 深 い.1や 2に 活 性 が なか った こと か ら,活 性 の 発 現 に は エ ス テ ル結 合 した 脂 肪酸 の 存在 が 不 可 欠 で あ る と考 え られ る.こ の よ うに結 合 した 脂 肪 酸 の 長 さに よ って 生 物 活 性 が 変 化 す る もの と して,発 癌 プ ロモ ー タ ー と して有 名 な ホル ボ ール エ ス テル が あ る. この 化 合 物 も プ ロモ ー タ ー活 性 の 発 現 に エ ス テル 結 合 した 長 鎖 の 脂 肪 酸 を 必 要 と し,そ の 理 由 と し て疎 水 的 な脂 肪 酸 側 鎖 が 膜 に入 り込 む た め に必 要 で あ る か ら と説 明 され て い る(37).ヘ リセ ノ ン類 の 活 性 の相 違 もま った く同 じ理 由 で は な い か と想 像 して い る.さ らに,3か ら8に は,1,2が 示 す細 胞 毒 性 は ま った くな か った,こ れ らの 化 合 物 に つ い て は,今 後,脳 ・血 液 関 門 を 通 過 で き るか 否 か や 毒 性 な ど,実 用 に 向 け てin vivoで の 実 験 を 推 し進 め て い きた い.ま た,現 在,3∼5と 同一 の ア ル コール 部 分 を 持 ち,脂 肪 酸 部 分 が さ らに炭 素 数 の短 い化 合 物 が い くつ か得 られ て お り,構 造 と活 性 の相 関 を 明 らか に して い く予 定 で あ る. これ ま で に述 べ た 活 性物 質 は す べ て 低分 子 物 質 で あ った が,筆 者 らは 上記 の ス ク リー ニ ン グで, あ る種 の レ クチ ンが きわ め て 強 い 活 性 を 持 つ こ と を 見 い だ した.そ の うち,ド ク ウ ツ ボ(Oymno-thora javanicus)か ら得 られ た ラ ク トー ス 結 合 性 レ クチ ンは,モ ル 濃 度 と して エ ピネ フ リ ンの 数 千 倍 低 濃 度 で そ の活 性 を 示 した(38).ラ ク トー ス結 合 性 レ クチ ンが す べ て促 進 活 性 を示 すわ け で もな く,ま た 他 の糖 に特 異 性 を もつ レ クチ ンに も活 性 を示 す もの もあ り(39),レクチ ンの糖 結 合 性 と活 性 の 関 係 な ど不 明 の 点 が 多 い が,活 性発 現 の メ カ ニ ズ ムは お そ ら く,低 分 子 活 性 物 質 とは ま った く違 っ て い るの で あ ろ う.今 後 の 研 究 に期 待 した い.
＊ 以 上 の よ うに,現 在 ま で い く つ か の 低 分 子 NGF合 成 促 進 物 質 が 見 い だ さ れ て い る が,構 造 の 面 か ら な が め る と ほ と ん ど共 通 点 が な い よ うに 思 わ れ る.フ ェ ノ ー ル 類 が 多 い が,ヘ リセ ノ ンF ∼Hに は 遊 離 の フ ェ ノ ー ル 性 水 酸 基 は な い し,プ ロペ ン ト フ ィ リ ン に 至 っ て は ベ ン ゼ ン 環 す ら も た な い.強 い て 言 え ば,ど の 化 合 物 も 芳 香 族 性 が あ る と い う こ と で あ ろ うか.こ の よ うな 物 質 間 の 構 造-活 性 相 関 を 含 め て,こ れ ら の 化 合 物 あ る い は そ の 誘 導 体 に つ い て 今 後 も実 用 に 向 け て,さ ら に よ り深 い 研 究 を 行 な い,も う一 方 で は 新 た な 活 性 物 質 の 探 索 も進 め て い こ う と 考 え て い る. 文 献 1) 古 川美子,古 川昭栄:“アルツハイマー型老年痴呆-最 新 の知識 ”,朝長正徳編,藤 田企画 出版, 1988, p. 81. 2) 古川昭栄,古 川美子:神 経 研究の進歩, 33, 237 (1989). 3) 古川昭栄,古 川美 子,林 恭三:“細胞 成長因子”Part I,, 朝倉書店,1984, p. 8;同Part II,朝 倉書店, 1987, p. 5.
4) H. Thoenen & Y.A. Barde: Physiol. Rev., 60, 1284 (1980).
5) B.A. Yankner & E.M. Shooter: Ann. Rev. Biochem., 51, 845 (1982).
6) S. Korsching, G. Auburger, R.S. Heumann, J. Scott & H. Thoenen: EMBO J., 4, 1389 (1985).
7) H. Thoenen, C. Bandtlow & R. Heumann: Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol., 109, 145 (1987).
8) S.R. Whittemore & A. Seiger: Brain Res. Rev., 12, 439 (1987).
9) F. Hefti & B. Knusel: Neurobiol. Aging, 9, 689 (1988). 10) D.J. Hepler, D.S. Olton, G.L. Wenk & J.T. Coyle:
J. Neurosci., 5, 866 (1985).
11) C. Ayer-LeLievre, L. Olson, T. Ebendal, A. Seiger & H. Persson: Science, 240, 1339 (1988).
12) C.M. Gall & P.J. Isackson: Science, 245, 758 (1989). 13) M.G. Spillantini, L. Aloe, E. Alleva, R. De Simone,
M. Goedert & R. Levi-Montalcini: Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 86, 8555 (1989).
14) F. Zafra, B. Hengerer, J. Leibrock, H. Thoenen & D. Lindholm: EMBO J., 9, 3545 (1990).
15) S. Furukawa, Y. Furukawa, E. Satoyoshi & K. Hayashi: Biochem. Biophys. Res. Commun., 136, 57 (1986). 16) S. Furukawa, Y. Furukawa, E. Satoyoshi & K. Hayashi:
Biochem. Biophys. Res. Commun., 142, 395 (1987). 17) T.H. Large, S.C. Bodary, D.O. Clegg, G. Weskamp,
U. Otten & L.F. Reichardt: Science, 234, 352 (1986).
18) 古 川 昭 栄,古 川 美 子,林 恭 三:神 経 研 究 の 進 歩, 34, 526 (1990).
19) S. Furukawa & Y. Furukawa: Cerebrovasc. Brain Meta-bol. Rev., 2, 328 (1990).
20) B. Lu, M. Yokoyama, C.F. Dreyfus & I.A. Black: J. Neurosci., 11, 318 (1991).
21) S. Furukawa, I. Kamo, Y. Furukawa, S. Akazawa, E. Satoyoshi, K. Itoh & K. Hayashi: J. Neurochem., 40, 734 (1983).
22) K. Matsui, S. Furukawa, H. Shibasaki & T. Kikuchi: FEBS Lett., 276, 78 (1990).
23) 斎 藤 洋,古 川 昭 栄:“ 新 基 礎 生 化 学 実 験 法-生 物 活 性 を 用 い る 測 定 法 ”,中 嶋 暉 躬 ら編,丸 善, 1987, p. 210.
24) S. Furukawa, Y. Furukawa, E. Satoyoshi & K. Hayashi: Biochem. Biophys. Res. Commun., 147, 1048 (1987). 25) Y. Furukawa, S. Furukawa, E. Satoyoshi & K. Hayashi:
FEBS Lett., 247, 463 (1989).
26) Y. Furukawa, S. Furukawa, E. Satoyoshi & K. Hayashi: J. Biol. Chem., 261, 6039 (1986).
27) Y. Furukawa, S. Furukawa, E. Satoyoshi & K. Hayashi: FEBS Lett., 208, 258 (1986).
28) Y. Furukaka, N. Fukazawa, Y. Miyama, K. Hayashi & S. Furukawa.: Biochem. Pharmacol., 40, 2337 (1990).
29) 古 川 昭 栄:化 学 と 工 業, 42, 1362 (1989).
30) I. Shinoda, Y. Furukawa & S. Furukawa: Biochem. Pharmacol., 39, 1813 (1990).
31) R. Takeuchi, K. Murase, Y. Furukawa, S. Furukawa & K. Hayashi: FEBS Lett., 261, 63 (1990).
32) T. Ohi, S. Furukawa, K. Hayashi & S. Matsukura: Biochem. Int., 20, 739 (1990).
33) H. Kawagishi, M. Ando & T. Mizuno: Tetrahedron Lett., 31, 373 (1990).
34) H. Kawagishi, M. Ando, T. Mizuno, H. Yokota & S. Konishi: Agric. Biol. Chem., 54, 1329 (1990). 35) H. Kawagishi, M. Ando, H. Sakamoto, S. Yoshida, F.
Ojima, Y. Ishiguro, N. Ukai & S. Furukawa: Tetra-hedron Lett., in press.
36) H. Kawagishi, M. Ando, H. Sakamoto, S. Yoshida, F. Ojima, Y. Ishiguro, N. Ukai & S. Furukawa:投 稿 準 備
中.
37) 永 田 親 義:“ が ん 発 生 の 機 構 ”,サ イ エ ン ス 社, 1982, p. 176. 38) 安 井 正 明,河 岸 洋 和,碓 氷 泰 市,古 川 昭 栄:日 本 農 芸 化 学
会1991年 度 大 会 講 演 要 旨 集, p. 572 (1991). 39) 古 川 昭 栄,河 岸 洋 和 ら:未 発 表 デ ー タ.
