関す 基礎的研究 剤 抗腫瘍効果 酸 輸液製

金沢 大 学 十 全 医学 会 雑 誌 第1 0 4巻 第3号 35 ト 3 6 2 (1 9 9 5)

ア ミ ノ 酸イ ^ン バ ラ ^{ン ス} 輸液製_剤^の_{抗腫 瘍 効果}に関す^る基礎 的 研究

一 書田肉 腫 担 癌^ラッ ト による実 験 的検 討 ^‑

3 5 1

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金沢 大 学 医 学 部外 科 学 第^一 講 座 (主任^: 渡辺 洋 字教 授)

松 智 彦

ア ミ ノ酸インバ ラン スが腫 瘍 増 殖を抑 制 す^{ること が}知ら れて いる. 今回著者は, ビリミジン ヌ クレオ チドの生 合 成 系

(d^{e n o vo} 合成 系) ^と尿 素^{サイク ルが}, カルバ ミルリン酸 (^{c a rba m o}ylpho sphate) を共通^の基 質^とすることに着目 し た^. そ し^て

本 研 究^でほt 尿 素^サイク ル の賦 活^によ るビリミジン合 成 抑 制を 目的と して, ア ルギ^ニンを過 剰^に含み, これに オ ル ^ニチンを添 加^{し た}輸 液 鮎 軋 金 沢^{ア ル}ギ ^ニ ン ^･ オル ニテン増 量輸 液¹号( Ka n a z a w a a rginin e a nd o r nithin e e n riched s olutio n n u mbe r l,

K A O‑^{1) を作 成し, アス パラギソ酸トラン ス カ ル バ ミ ラー ゼ}(a spa rtate tr a n s c a rba myla s e) 阻 害 作用 を有^{し ている N}‑^フォス

フ_ォ ンアセ チ) t^/‑^{しアス バルテ ー ト ( N‑(}pho spho n a c et yl)‑^I･‑^{a S}pa rtate,P A L A)と^の併 用^によ る抗腫 瘍 効果^と宿主に及ぼす 影響を 検 討^{し た■} 実 験 動 物^には吉田肉 腫を接種し た雄 性ド^ンリュ

ー ラット を 用い_, 総 合^{ア ミ ノ}酸 投 与群 (Ⅰ群), K A O‑¹ 投 与 群 川 群)^, P A L A 投 与群 (^n]群)^, K A O‑1 + P A L A 投 与 群 (Ⅳ群) ^の4群^にわけ, 8 日間^{にわ たって}無拘 束 下^に中心静 脈栄 養を施 行し

た･ 輸液 期 間中の窒 素 平衡, 腫 瘍 重 乱 実験 前 後^の宿^主体 重, お よ び実験 終 了 時^の血液 生化 学検 査, 血衆 道 離^{ア ミ ノ}酸 濃 鼠 尿 中^{ア ミ ノ}酸 量, 肝 鼠織 中遊 離^{ア ミ ノ}酸 濃度, 腫 瘍組 織 中 遊 離^{ア ミ ノ}酸 濃度, 膿 瘍 細胞^ヒス ト グラム 上底 瘍 内核 ^{D N A, R N A}

お よ び蛋 白量を測 達し た^･ 輸 液 期 間 中^の累積 窒 素 平衡^は, 全 例^で正の値を 示 し各群 間^に差を認め な かっ た^. 輸 液終了時の腫 瘍 重量^{を み る と}, Ⅰ群^と比 較^{し て 甘}群, Ⅳ群^で有 意^の腫 瘍増 殖 抑制を認め(p <0^.0 1), Ⅱ群と比 較してもⅣ群で ほ有意^に腫 瘍増 殖 が抑 制さ れて いた(p< 0^･0 5)^. ま た, 宿主体 重^の変化^には各 群間^に差を認め な かった. 血液 生 化学 検 査^では, 赤^血球 数,

ヘ モグ

ロ ビン値,

ヘ マ ト クリッ ト億^はいずれも^Ⅰ群^と比較^し, 他^の3 群^でほ有 意^に低 下し て^いた (p <0.0 1)^. ま た, 血小板 数^は逆に Ⅰ 群と比 較^{し Ⅱ}群 (p< 0･0 1) お よ び Ⅳ群(p < 0.0 5) での増 加を認め た^. ま た Ⅱ群, Ⅳ群^に血清尿 素 窒素^の有 意な 上昇と 血清^尿酸値

の有 意な低 下を認め た が(p <0^･01), 肝 機 能 障害や腎 機 能障 害^の発 生を 示唆する所 見^{は な かった. 血}紫 遊 離^{ア ミ ノ}酸濃 度^では,

Ⅰ群^と比較^して] 群^{で シ ト ル リ ン}, オ ル ^ニチン , ア ルギ^ニンの有意な 上昇を認め た (シ ト ルリ^ン , オ ル ^ニ チン p <0^.0 5; ア ルギ

ニ ン p< 0^･01 )^. ま た Ⅲ群で ほ, シ ト^ル リ^ンとアルギ^ニ ンの有 意な 上昇を認め (^{シ ト}ル リン p< 0^.0 5;) ^アルギ^ニ ン p <0^.01 ), Ⅳ群

でも, シ トルリン, オ ル ^ニチ ン, アルギ^ニ ンの有 意^{な 上}昇^を認^めた (p <0.Ol )^. 尿中^{ア ミ ノ}酸 分析^では, Ⅰ群^と比 較^してⅡ群と

Ⅳ群^{で シ トルリン} , オ ル ^ニ チン , アルギ ^{ニ ンの}有 意^な排泄 増 加^を認め た^･ ∵方, Ⅶ群で ほ逆^{に ア ル}ギチンと^シ ト^ル リンの尿 中 排泄 量^が有意^に低 下して いた^. 肝 覿 織 中 遊 離^{ア ミ ノ}酸 濃度で ほ Ⅰ群と [ 群^の間^にほ有意 差^を認^{め な か った が}, Ⅲ群, Ⅳ群^でほ

Ⅰ群^と比 較^して全 般 的^に遊 離^{ア ミ ノ}酸^の有 意な増 加を認^{め た.} 腫 瘍 組 織 中遊 離^{ア ミ ノ}酸 濃 度で ほ, Ⅰ群と比 較し て Ⅱ群 (p <0･05 ) と Ⅳ群 (p < 0^.0 1) ^{で は オ ル ニチンの}有 意な 上昇を認め た^. 腫 瘍細 胞^の細 胞周期分 析^の結 果^でほ, Ⅱ群お よ び Ⅳ群^にお い てS 期^への細 胞 集 積^が認^{めら れ た.} 腫 瘍 細 胞^の核^{D N A} 量, R N A 量^{お よ び}蛋 白 量^の変 化^{をみる と}, Ⅱ群, Ⅳ群^{で R HA} 量^の 有意な減 少(p <0.05 ) と D N A 量^の減 少 傾 向を認め た^. 以 上の ア ミ ノ酸 分 析結 果か ら, 過 剰^に投 与^{さ れ たアルギニ ンと オル ニチ}

ンは尿 素^サイ クル に流入 し, 順 調^に代 謝さ れ るも^のと推 測さ れ た.

d 方, Ⅲ群^の血祭シ トルリン値の推 移か ら, P A L A ほ カル バ ミル リン酸^{の ビ リ ミジン へ の}代 謝^を有 効^に阻止する ものと考え られ た^. 以 上^の成 績^によ り, KAO‑^{1 の投 与によって担癌生体} 内で尿 素^{サイクルが}賦 活さ れ, 腫 瘍^の増 殖が抑 制さ れ る^こと が 示 さ れ た^. ま た, P A L A は有効^{に ア}ス パ ラギン酸^{ト ラ}ン スカル バ ミ ラ ^ーゼを阻 害 する と推測^{さ れ}, K A O‑^{1 との}併^{用によ り その}抗 腫 瘍 効 果^を増 強^{させること が}判明 し た^.

Key ^{w or}ds a min o a cid im balance, ur ea Cy^Cle, P A L A , arginine, 0 mit hine

癌 化学 療 法^が臨床に応用 さ れて約5 0年, 癌 治 療^のな かで化 学 療 法^の果たす 役 割は近 年 飛 躍 的^に高まっ て いる. な かでも, 核 酸 代謝 関連 酵 素 阻害^{や D N A 二}重 鎖^の複 製 阻 害^はl 分裂 能^の高

い細胞^によ り大 きな障 焉を与え る た めの悪 性 腫 瘍^の化学 療 法^に

し ば し ば応用 さ れ る^{1 ト 3,.} 代 表 的な代 謝 括 抗 剤5‑^{フ ル オロ ウ ラ}

シ ル(5‑^flu o r o u r a cil,5‑^{F U ) の標 的 酵 素であるチ ミ ジル酸 合成 酵} 素(^thymidylate syntha s e,T S ) も, ビリミジン ヌクレオ チ ドの

生 合成 系(d^g 乃OUO 合 成 系) 律 速 酵 素である^. し か し, か か る代

平成7 年³ 月2 0 日受 付, 平 成7 年5月1 日受 理

A b b_re viatio n s : A L P ,alkalin eph^{o s}_ph^at_{a s e ;} A L T ,ala nin e a minotrasfe rase;A S T, a SP^{a r}tate a min otr a n sfe r a s e; A T C, aSp^artate trans ca rba myla s e ; d U M P, deoxyurid in e m on opho sphate; F A O, F o od and Ag^ric ulture

Organization of the U nited N atio n s ;F d U M P ,5^‑fluo r o^‑2^,‑deo xy^{u r}idin e^‑5^,‑m On Ophosphate; 5^‑F U , 5^‑flu o rou r a cil_; T^‑G T P , T^‑gluta m yl tr an sp^ep tida se;I R, inhibitio n rate ; K A O^‑1, K a n aza w a argi^{nin e a nd o r nith ine e n riched}

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謝 系ほ生体 維 持^にきわ めて重 要^である た め, 薬理作用 か ら^の逃 避^と解釈^{さ れ る}標 的 酵 素^の誘 導や描 因子^の相 対 的 欠 乏が容 易^に

生 ず^{る4 )5). これ らの}事 象^ほ, 抗癌 剤^に対 す^る腫 瘍^の低 感 受 性^と

して捉え ら れ, 消 化 器 病^に対 する化 学 療法で良 好な成 績^が得ら れ な^い要 因^{にな る と}考^{え られ る. こ のよ う な}事 態^の打 開^には,

観 点^の異な る新た な化 学 療法^の模 索が必要である^.

著 者^ほ, ビリ^ミジン ヌ クレオ チ ドの生 合成 弟と尿 素^サイク ル が, カ ル バ ミ ルリソ酸 (^{c a rba mo}ylpho sphate) ^を共 通^の基 質^と する^こと^に着目 し た^. 尿 素^サイ ク ル のメ ンバ ー である^{ア ル}ギ ^ニ

ンの大 量投 与^は ぃ 腫瘍 細 胞 内^への核 酸 合 成 前駆 物 質^の取り込み を抑 制 すること が報告さ れ て^いる が^{6 ) 71}, そ れ ほカ ル バ ミ ル リソ

酸の消 費^{によ りビリミジン}合 成^の基 質が 不足する た め と解 釈さ れ る^. 本 研 究^では, ア ルギ^ニ ンに加え^て同^じく 尿 素^{サイク ル の}

メ ンバ ^ー であるオ ル^ニ チンを増 量さ せ た新 紅成^{ア ミ ノ}酸 輸 液｣

Tablel. A min o a ci d c o r npo si^tio n of M o ri_pr o n a nd K A O^‑1

A mi n o a ci ds Mo ri_pr o n(W/^{V %}) K A O^‑1(W/^{V %}) Is ole u cin e

Le u cin e

Lysin e ^･ H CI M ^ethio nin e

P be nylala nin e

T br e o nin e

Try p topha n

Valin e

A la nin e

Arginin e ^･H C I Aspa rtic a cid Cystin e ^･ H CI Gluta mic a cid H istidin e ^･ H C l^･ H20 Pr olin e

Se rin e

Tyr o sin e

G lycin e

Or nithin e ^･ H C l

0.5 6 0 0.2 5 5 1^.2 5 0 0 ^.5 6 9 1.1 0 0 0 .5 0 0 0^.3 5 0 0 .1 5 9 0^.93 5 0 ^.4 2 5 0.65 0 0.2 96 0^.1 3 0 0^.0 5 9 0.45 0 0.2 05 0^.62 0 0^.28 2 0.95 5 3.1 5 0 0^.38 0 0^.1 7 3 0.1 45 0.0 6 6 0^.6 50 0^.2 9 6 0^.8 11 0^.3 6 9 0.3 3 0 0.1 5 0 0^.2 2 0 0^.1 0 0 0.0 3 5 0.0 1 6 1^.0 7 0 0^.4 8 7 2.7 3 0 T^otal f^{r e e a m}in o a cids a r e c o ntain ed l O.0 0 0 W/^{V % in}

Mo ri_pr o n, a nd 8^.9 3 9 W/ ^{V % in K A O‑1. T he r atio of}

e s s e ntial/^{n o n‑e S S e ntial a min o a cids a r el.0 9 in M o ri}p^{r o n,} a nd O^.3 8 in K A O^‑1^.

Tab Ie2. Com

p^{o s}itio n cf T P N ^{s o}Iutio n(/^body/^day)

金 沢^{ア ルギニ ン ･ オル ニチ ン}増 量輸 液¹ 号( Ka n a z a w a a rginin e a nd o r nithin e e n riched s olutio n n u m be rl, K A O^‑1) 作 成し, い わ ゆ る^アイ^レギ^ニ ン ^･ オ ル ^ニチ ソ ^･ インバ ラ ン スが腫 瘍増 殖^㌣こお よ ぼす影 響を^ラッ ト担 癌^モデルを 用^いて検 討^{し た. 一} 方, カル バ ミ ル リン酸は, アス パ ラギ ^ン酸^{ト ラン ス カ ル バ ミ ラ ー} ゼ (^{a s}pa rtate tr a n s c a rba myla s e. A T C )に代謝^{さ れ てビリミジン}の

生 合 成に_, オ^{ル ニ}チ ソ トラ ン ス カ ル バ ミ ラ ^ー ゼ (O r nithin e tr a n s c a rba myla s e, O T C) ^に代 謝さ れ て尿 素^サイ ^クル に流入す る^. L た がっ て, カ ル バ ミル リン酸^の欠乏 下^{に A T C} 阻害 剤^を 併用すれ ば, よ り確 実な ど リ ミジ^{ン ヌ} ク レオチ ド合 成 抑制が得 ら れ る と考^えら^{れ る. そ こ で A T C} 阻 害 剤^N‑^{フ ォ スフ} ォンア セ チ ル ^ーL‑^{ア ス バ ル テ ー ト ( N}‑⁽pho spho n a c et yl)‑^L‑^{a S}P^{a r}tate,

P A L A ) と K A O‑^{1 との併用効 果を, 同じく 担 癌ラット を 用いた} 実験^で検 討^{し た.}

対 象^{お よ}び 方 法

Ⅰ^. 実 験 材 料 1 . 実 験 動 物

全実 験を通じ, 6 適齢^の雄 性^{ドンリ ュ ー ラ}ッ ト (静 岡 実 験 動 物, 浜 松) を使用 し た^. 実 験 開 始ま で ほ,

一定^の空 調 室 内^で固形 飼 料^{C R F‑1}(^日本^{チ ャ ー ルズ リバ ー} , 厚 木) ^{お よ び}, 水道^{水 を}自 由 経^口摂 取せ し め た^.

2 . 腫 瘍 ドンリ ュ

ー ラ ット由 来^の吉田肉 腫^は金 沢 大 学^{が ん}研 究所 化学 療 法 部 佐^々 木琢 磨 教 授よ り分 与を うけた^. 吉田肉 腫ほ, 同系

ラッ ト腹腔 内^に接 種, 継 代^し接 種⁷･^{日日の腹 水 細 胞を実験に供}

し た^.

3 . 輸液 製 剤

高 張^{グル コ ー ス}電 解 重 液^{と し てバ レ メ ンタ ー ル@ A お よ び B} ( 森 下ル セル , 大 阪) を, ま た総 合^{ア ミ ノ}酸 製 剤と して国連 食糧

農業 委 員 会^･ 世 界保 健 機 構( F^{o o}d a nd Agric ultu r e Org^{a n}iz at,

io n of the United Natio n s^･W o rld He alth Org^{a n}iz a tio n,

F A O ^･W H O) 基 準に基づ く市 販^{ア ミ ノ}酸 輸液, モ リプ^ロン㊧ (森 下^{ル セ ル}) を使用 し た^. さ ら^{に アル}ギ ^ニン ^･ オル ニ チン ^･ イン バ ラン ス輸 液と し^て K A O‑^{1 を使 用し た. K A O}‑^{1 は}, モリ ブ^ロ

ン⑧

に アルギ ^ニ ン _, オ ル ニチ ンを増 量^し, 総^{ア ミ ノ}酸 含 有 量が

モリプ^{ロ ン⑧}と等し く な る よ うに調 整してある (表1 )^. ま た A T C 阻 害 剤で ある P A L A ぱ^{ト t O )}, U S B I O S C I E N C E 社 (P h i^ladel_phia, U.S. A.) よ り分 与^を受 け^た.

松

Amin o N^a+ K⁺ Cl Ca2+ M g

2+ Total Total No n‑^Pr?^tein N P C/^{N E}ル Gr o up

.'

P詣芯^{1 M} 群^{n K}器 ^用冒;㌻^{S e a}憲^{S (mEq) (mEq) (mEq) (m Eq) (m Eq) 7ヒv 符e 競; 諾:三1; r atio r atio}

l.皿 4 5 2 2 14.1 2^.2 0 5.2 1 1.6 9 4.6 6 0.4 5 0.3 4 6 7 6 5.2 5 6.4 1 6 9 1･09

Ⅱ,Ⅳ 4 5 2 2 1 4.1 1^.9 7 3^.9 0 1.6 9 9.2 3 0.4 5 0.3 4 6 7 6 4.3 5 6.4 1 3 7 0･罪 T P N･tOtal _pa r e nte r aln utritio n‥N P C/^{N r a}tio_･r atio ofn o n^‑

P^{r O}tein c alo rie s/^{nitr o}g^ep^{; E}川 ^{r atio･r aio of e s s e ntia}V^{n o n‑e S Stialamin o a cids･}

dDu ringthelollo wing 8 day^s.the c a n n ulated r ats r e c eiY ed thefo u rd if fe r e nt r eg^{l me n S･} Gr o up I■r egula r 且 min o a ci d + h_{y p}e r alime ntatio n; g^{r O u}P ロ,

K A O^‑1 + h_{y p}e r alim e ntatio n; g^{r O u}p m,r eg^ula r a min o a cid + h_{y p}^{e r a}]ime ntatio n十 P A L A; g^{r O u}p Ⅳ_, K A O^‑1 + h_{y p}e r aIim e ntatio n+ P A L A･ a nd P A L A ^{wa s} inl^{e c}Led 2 0 m gintr a v e n o u sl_y to r ats o n day l_.2a nd 3.

s olutio n nu m be r l; N O, nitric oxide; N P C/^{N , n O n ‑}p^rOtein calorie s/^nitrog^{e n}; O T C ,O r nithin e tr a ns c arb^amyla s e;

P A L A , N^,(phospho nac et yl)^{‑しa s}p^art^at^e; P B S , ph^osphat^e b^uff^{e re}d soluti_{o n ;} PI, p^rOpidiu m

.^{iodide; T C, ternary}

c o m plex ; T S , th_ymid_ylate syⁿthase ; U A , uric acid; U T P, uridin e tri_phosphate; W H O , W o rld H ^{e a}lth Org^{a n}iz atio n