The UOEH Assooiation Association of Health Sciences Soienoes J.uoEH ( 産業医科大学雑誌 ),11 ( 4 ) ; ( lg8g ) 487 総 説 サイコシン : 脳が作る 毒 一その作用一機序 伊規須 英輝 産業医

J

．

uoEH

（

産 業 医 科

大

学 雑 誌

）

，

11 （

4

_）

；

487

−

493

_（

lg8g

_）

〔

総

487

説

〕

サ

イ

コ

シ

ン

：

脳

が

作

る

_「

_毒」

一

_そ

_の

_作

_用

_機序

一

伊規須 　 　英 　

輝

産 業 医

科

大

学

産

業

生

態 科 学 研 究 所 環 境 中毒 学 教 室

要

　 旨

；

　

サ イコ シ ン

（

ガラ ク トシル ス フ ィ ン ゴ シ ン

）

は

，

UDP

一

ガ ラ ク ト

ー

ス とス フ ィン ゴ シンよ

　 　 　 　　 　

り

合 成

され

，

ガ ラ ク トシル セ ラ ミダ

ー

ゼ に よ り分 解 さ れ る

．

先 天 的

（

遺 伝 的

）

分

解 酵 素 欠

　 　 　 　　 　

損 症

（

Krabbe 病）

で は

，

ヒ ト

，

イヌ

，

マ ウス い

_ず

れ に おい て も

，

脳 内

に サ イコ シ ン の 蓄

　 　 　 　　 　

積

が

起

こ る

．

サ イコ シ ンは ミ トコ ン ド リア の シ ト クロ

ー

ム

C

オ キ シ ダ

ー

ゼ

_（

COX

_{）活 性}

に

　 　 　 　　 　

対

し強

力

な

抑 制 効

果 を もつ

．

精

_{製 酵}

素

に

対

し て は

活 性 阻 害

を

示

さ ない が

，

超 音 波 処

理し た

　 　 　 　　 　

レ シ チ ン と

“

再 構 築

”

し た

COX

に は明ら か な

活 性 抑

制 作 用 を もつ こ とか ら

，

ミ トコ ン ド

　 　 　 　　 　

リア

内膜 環 境 変 化

を

介

し た

酵

索

活 性 阻害

が

考

え ら れる

．

さ らに

，

サ イコ シ ン

類 似 物 質

の

効

　 　 　 果

と の比

較

か ら

，

サ イコ シ ン

分 子 中

のス フ ィ ン ゴ シ ン

部

分

，

特

にその ア ミ ノ基 が サ イコ シ

　 　 　 　　 　

ン の

作 用 発

現 に

重

要と

考

え ら れ る

．

サ イコ シン の

COX

_{活 性 抑 制}

は

強 力

かつ

_{効 果 発 現}

が

迅

　 　 　 　　 　

速

で

あ

る

一

方

，

完 全

に

可 逆 性

で

あ

る

．

低 酸 素 症

に

弱

い

哺 乳 類

の脳

内

で強 力 な 細 胞

呼

吸

抑

制

　 　 　 能 力 を

も ち

得

る

物 質

が

生 成

さ れて い ることは

注

目 すべ きこ との ように思 われ る

．

（

1989

年

7

月

31

日

　

受 付

，

1989

年

9

月

12

日

　

受

理

）

は 　 じ　 め 　 に

　

神 経 研 究

の

進 歩

に

伴

っ て

，

かつ て は

想 像

もされ な かっ た

物 質

が 脳の中に見いだ さ れ る ようになっ た

．

モ ル ヒ ネ

様

ペ プ チ ド

（

エ ンケ フ ァ リン

）

はその

1

つ で

あ

る

（

Hughes

　et　aL

，

1975 ）

．

ま た

最 近

，

ト ランキ ラ イ ザ

ー

（

ベ ンゾ ジ ア ゼ ピン

）様 物 質

が 哺 乳 類 の脳 内 に 存

在 す

る こ とを 示

唆

す る

報 告

も あ る

（

Sangameswaran

＆

de

　

Blas，

　1985 ）

．

　

こ こ では

，

ヒ トを

含

む

哺 乳 類

の

脳

で生

成

さ れ て いる

［

毒

”

と もい える

脂 質

一

サ

イ

コ シ ン

ー

につ い て_，

我

々 の

知 見

を

中心

に

紹 介

し て み た い

t

1884 ）

，

こ こで

，

な ぜ

「

サ イコ シ ン

」な

ど とい

う名 を

冠

したのか は

不

明であ る

．

　

サ

イ

コ シ ン は こ のよ

う

に

当初

一

種

の人 工

産

物

と し て

得

ら れ た

物 質

で あっ た

．

し か し

，

1960 年 Cleland

と

Kennedy

は ラ ッ ト の

脳 内

に

UDP

一

ガ ラ ク ト

ー

ス とス フ ィ ン ゴシンか ら サ

イ

コシ ン

を合 成 す

る

酵 素

を

見

い

_出

し た

（

Cleland

＆

Kennedy

，

1960

）

．

次

い で

_，

1972

年

，

Miyatake

と

Suzuki

は サ イコシン

_{分 解}

_酵素

も また

脳 内

に

存 在 す

る こ と

（

Miyatake

＆

Suzuki

，

1972a ）

，

さ ら

に

_，

この

酵 素

が

Krabbe

病

で

欠 損

し ている こ と を

示

し た

（

Miyatake

＆

Suzuki

，

1972b

）

．

Krabbe

病

とサイコシン 歴

史

　

サ イ コ シ ン

（

psychosine）

は

_今

か ら

約

100

年 前

，

　

J，

L

．

W

，

　

Thudichum

_{に よ り 脳}の

糖

脂

質

をアル カ リ

処

理

す

る こ と によ

り得

ら れ た もので

，

ス フィ ン ゴ シ ンに ガ ラ ク ト

ー

ス が

1

個 結 合

し た

脂 質

で

あ

る

（

Fig

．

　

L

　

A

_）

．

Thudichum

は

広 範

な

脳

の

化 学 分 析

を

行

い

，

_彼

が

見

い だ し た

様

々 な

物

質

に

_多

彩

な

命 名

を し た が

_（

Thudichum

，

　Krabbe

病

（

別 名

globoid

　cell　

leukodystrophy

）

は

常

染 色 体 劣 性 遺 伝

に よ る ま れ な

疾

患で

_，

い わ ゆ る

「

リソ ソ

ー

ム

蓄 積 症 」

に

属 す

る と

考

え ら れてい る

．

本 疾 患

は

_，

ヒ トだ けで な く

，

ヒ ツジ

，

ネコ

，

イヌ

，

マ ウス に も

起

こる が

，

い

_ず

れに おい て

も重 篤

な

脳 障

害

が

起

こ る

（

Suzuki

＆

Suzuki

，

　

1985

）

。

　

一

般に

_，

「

リソ ソ

ー

ム

_{蓄 積 症 」}

で は

，

細 胞

小

器 管

の

488

伊

規

須 　英 輝

　 　 　

CH2。H



VH2

_♀

H

A

°

萄

゜

−

CH2

一

_言

_謡

　 　 　 OH

　 　 　

CH2。

H

　 　

VH20H

・

細

゜

−

CH2

『

言謡

　 　 　 　

OH

C

D

Fig

・

L

　　 　

苧

H2

♀

H H°CH2

“

9

−

？

　 　 　 H　 　 H 　 　 　 OH

　　　　　

。

。

。

ん

一

愚

… _・

嘗

w

…

　 　

OH

　

Structure

　ef　

psychosine

　and 　

its

　analogues

．

　 Psychosine

（

galac

亡osylsphingosine

_）（

A

_）

_，　

glu

−

　

cosylsphingosine



_（

B

_＞

，

　sphingosine （

C

）

，

　and

　

cerebroside

_（

_{galactosylceramide}

_）（

D

_）

1

つ で

あ

る リソ ソ

ー

ム

_中

の

分 解 酵 素

の

先 天 的

（

遺 伝

的

）

欠

損

に よ り

，

リソ ソ

ー

ム _中に

非 分 解 物

の

異 常

な

蓄

積

が

起

こ り， そ れ が

細 胞 機 能 障 害 （

ひい て は

細 胞

の 死

〉

を も た ら す と

考 え

ら れて

き

た

（

Alberts

　et　al

．

，

1983

）

、

　

一

方

，

Krabbe

病

に

侵

さ れ たマ ウス

_（

twitcher）

で は

，

神 経 外 組 織

，

特

に

腎臓

に サ イコ シン

_{類 縁}

物質

の セ レブ ロ シ ド

（

Fig

．

LD

）

の

著 明

な

蓄積 （

正

常

の

50

倍

以 上

）

が

起

こ る

（

lgisu

　el　_at

．

，

1983a

_；

Igisu

_＆

Suzuki

，

1984a

）

．

電 顕 的 に も組 織 内 にセ レブロシ ドと思われる

結

晶

様 構

造

が

認

め ら れ る

（

Takahashi

β♂畆

，

1983

；

Takahashi

　et al

．

，

1984 ）

．

し か し

，

腎 臓

を は じ め と す る

神 経

以

外

の

組 織

で は

明

ら か な

組 織 破 壊

は

認

め ら れ ない の で ある

［

なお

，

病 変

の主

座

で

あ

る

中 枢

お よ び

末 梢 神 経 系

にセ レ ブロ シ ドの

蓄 積

は

起

こ ら ない

（

lgisu

　et　at

．

，

1983b

_；

Igisu

＆

Suzuki

，

_1984a

）

］

，

　

こ の こ とは

，

単

な る

“

正 常

”

な

物 質 （

セ レブロ シ ド はス ル フ ァチ

ド

と

共

に

髄 鞘 を構 成 す

る

重 要

な

糖 脂 質

で

，

正

常

な

脳 白 質

に

多 量

に

存 在 す

る

）

の

“

一 常

”

な

蓄 積

が

，

た

だ

ちに

組織 破 壊

にはむ

す

びつ

_{か な}

い こと

を示 唆

して い る

．

　

一

方

，

　

新

し

Vl

．

高 感

度

｝

則

定

’

i

“

s

　（

lgisu

　

＆

　

Suzuki

，

　1984b ）

を 用い て

検 討

したと ころ，

絶 対 量

と し て は

少

ない もの の

，

Krabbe

病

に

侵

された脳 中に は

_，

ヒ ト

，

イヌ

，

マ ウス い

_ず

れ に お い て も

，

サ イコ シ ン の

蓄積

．

が み ら れ た

．

特

にマ _ウス につ い て は_，

病 気

の

進 行

と とも に

急 速

な

脳

中

サ

イ

コ シ ン の

上 昇

が

認

め られた

（

lgisu

＆

Suzuki

，

1984c ＞

，

す

な わ ち

，

その

_{分 解 酵 素}

を

欠

いた

哺 乳 類

の 脳

内

にはサ イコ シンが

蓄

積

す ること が

明確

に

示

さ れ た の で ある

．

　

サ イコ シンをラ ッ ト

脳 中

に

注 射 す

る と

出血 性 壊 死 を

起

こ

す

こ と

_，

あ

るい は

小 脳 組 織 培 養 液 中

に

加

える と

組

織 変 性

が

起

こ る こ となどか ら

，

サ イコ シ ンは 強 力 な 細

胞

毒

で あ る こ と が

考

え ら れ る

（

Miyatake

＆

Suzuki

，

1972b ）

．

従

っ て

，

た と え

絶対

量 とし て は

大

きく はな く と も

，

こ のよ う な

‘

’

異 常

”

な

物 質

の

蓄 積

が生

ず

れば_，

大

き な

障 害

を

引 き起

こ し

得

る と

思

われ

，

Krabbe

病

の

重 篤

な

神 経 障 害

は

，

サイ コ シ ン の

毒

”

作

用で説 明さ れ

得

る と

考

えら れ た

_（

lgisu

＆

Suzuki

_，

1984c ）

．

　

な お

，

同

様

の

機 序

が

他

の ス フ ィ ン ゴリ ピ ド

ー

シス

，

す なわ ち

，

Gaucher

病

（

Nilsson

＆

Svennerholm

，

1982 ）

，

Tay

−

Sachs

病

（

Neuenhofer

　et　al

．

，

1986 ）

で

も

働

い てい る

可 能 性

を

示 唆 す

る

結 果

が

報 告

されている

．

サ イコシン の細 胞

毒 性 発 現 機 構

　

で は

_，一

一

・

_体

どの よ

う

に してサ イコ シ ンは

強力

な

細 胞

毒

性

を

発 揮

す るのだろう か？

　 当

初

，

我

々 は

，

臨床 的

に

Krabbe

病

で し ば し ば原 因

不 明

の

発 熱

が み ら れ ること_， ま た サ イコ _シンの

_構

造

上 の

特 微

か

ら

，

ミトコ ン ド リアに お け る

酸

化

的

リン

酸化

の

脱 共 役 作

用 を もつ の で はない か と

考

え た

．

そ こ で ラッ ト

肝 臓

よ

り得

たミ トコ ン ド リア につ い て

，

き

わ め

門

O 　 　 　 　 　 　 　

O

　 　 　 　 　 　 　

　

5

L

　 　 　 　 　

L

　 　 　 　 　 α も 邸 ち

話

く

Q

山

君

＼

聾

貫

ミ 　 　 　

D420100500

　 　 　

Psychosine

（μM ）

Fig

．2．



Effects

　of 　

_psychosine

　on　

Pi

　uptake

_（

_{● ）}

and

　 　　 　

acetoacetate 　

fbrmation

_（

○ ）

．

　 Thc

　reaction

　 　 　 　

mixture

_（

1

、

O

　m1

_）

c。nIained



l

．

7m

_呂 of

　 　 　 　

mitochondrial 　

_protein

．

_（

Figs

．

2

，

3

，

5

＆

7are

　 　　 　

重而 mIgisu ＆

Nakamura

，

1986

，

　w 孟th　

pcrmis

−

サイコ シン ：

_脳

が

作

る

「

毒 」

489

譱

［

₉

　 　

2

　 　 　 　 　

400

　 　 　 　

500

　 　 　 　　

600

　 　 　 　 　

700nm

　 　 　 　　　　　 　　　 　　　 　t　　　 　　　 　　　 　　 　　　　 　　　 　　　 　　　

Fig

。

3

．

_Differcntial

　spcctrum 　of　

the

　absorbance 　of 　 　 　 　

the

　 reaction 　 mixturc 　 with 　 and 　without

　 　 　 　

psychosine

．

　

The

　

base

　

l

量ne 　was 　corrccted

　 　　 　

by

　

the　

built

−

in

　computer

_（

1

_）

．

_Then

_，

0

．

15

　 　　 　

ml 　of 〔

he

　

butter

　with 　and 　without 　

_psycho

−

　 　 　 　

siIle　was 　added 　tD　

the　

reaction 　mixturc



_（

to

−

　 　 　 　

tal

　volume



l

．

01n

【

_）

and 　each 　mixture 　was

　 　 　 　

placcd

　

in

　

the



sample



arEd



the　

reference

　 　　 　

cuvette

，



rcspectively

．



The



absorbancc

　 　 　 　

spc〔しrum 　scan 　was 　started 　

lmmediately

_（

2

_）

，

　 　 　 　

5MiIl

（

3

）

跚

d

　

IOmin

　

later

_（

4

_＞

．

て

「

古 典 的」 方 法

に よ り

_β

一

ヒ ドロ キシ ブチレ

ー

トを

基 質

と し た

場 合

の

無 機

リン とりこみ

，

ア セ トア セ テ

ー

ト生 成へ の 影 響 をみた

．

とこ ろが

，

無 機

リンと

り

こ み

，

ア セ トアセ テ

ー

ト生

成 共

に

抑 制

がみ ら れ

，

両 者

の

明 ら

か な

解 離

は

認

め ら れ な かっ た

（

Fig

，

2

）

．．

．・

方

，

この

時

サ イコ シンを

含

む

反 応 溶 液

が

淡赤 色

を お び る こ と が認 め られた

．

そこ でサ イコ シ ンを

含

む 反

応 液

と

含

ま ない もの の

吸 光 度 差

ス ペ ク トル を

検

討

した とこ ろ

，

還

元

型 シ トク

w

一

ム

C

の

増 加

がみ ら れた

（

Fig

，

3

）

，

これ らの こ とは

，

サ イコ シンが ミ トコ ン ド リア の

電 子 伝 達

系

に お い て

，

複

合 体

W

（

シ トクロ

ー

ム

_C

オ キシ ダ

ー

ゼ

_）

の

段

階で

電

子の流 れ を 阻

害

しているこ と を

示 唆

してい る

（

lgisu

＆

Nakamura

，

　1

．

986 ）

　（

Fig

．

4）

．

　

そこで還 元 型 シ トク ロ

ー

ム

C

を 基

質

．

とし て

検 討

し て み る と

，

確

か に

サ

イコ シ ンがシ トク

u

一

ム

C

オキシ ダ

ー

ゼ

（

COX

）活 性 抑 制 作

用 を もつ こ と が明 らか と なっ た

（

Fig

．

5）

．

　

その

作

用 は 強

力

で

，

Fig

．

5

に

示

し た

条件

下で は

，

5

μ

M

以

下

の サ イコ シ ンで

50

％の

活 性 抑 制

が み ら れ た

（

lgisu

＆

Nakamura

．

1986

）

．

な

お

同

一

条 件

で_，　

COX

抑 制 剤

と し て よ く

知

られ てい る ア ジ

化

ナ ト リ ウム

（

NaN3

）

で は

同

一

効 果

を

得

る の に

50

_μ

M

以

．

ヒ を

要

し た

、

シ ァ ン

_化

カ リウム

_（

KCN

_）

と

比 較

し て も

，

サ イコ シ ンの

効 果

は

1

桁

も

低

くは ない と

考

えら れ た

．

む し ろ_， そ の

効 果 発

現

速 度

につ _いて み る と

_，

サ イコシ ンが Psychosine

NADH 　　Complex 匸ゆ CoQゆ

Complex

田 →

P．

Cyt　C一 レ Comp

已

x 四　ゆ

ト

02

　　　　　　 ＼

　 　 　 CQmplex

　

H

Fig

_・

4

・

SUCCLnate

Electron

　

transport

　systern 　

in

　mitochondria and 　the　site　

hlockcd

　

by

　

psychosine

．

．

曇

　

1

加 　

．

　 a

6

Fig

．

₅

．

_E

｛

fects



of

_psycb

で）sine

　

on

　

cytochrolrle

　

c

　 　 　 　

oxidase

・

_Thc

　spced 　of　

the

　

decrease

　of　ihc

　 　 　 　

absorbance

_（

550

−

540



nm _，　

dual

　wave

　 　 　 　 lcngth

　mode

_）

indicates

　

the

　cnzyme 　activity

．

　 　 　 　

Mitochondrial

　suspeIlsioll

_（

斗

0

_μ

g

　of　

_pro

−

　 　 　 　

tein

_）

was 　addcd



at　

M



and



the　react めn

　 　 　 　 started

．

　　

Thc

　　

fin

誠　　concentration 　　of

　 　 　 　

psychosine

　was 　

O

_（

1

_）

_，

1

．

56

_（

2

_）

，

6

．

25

_（

3

_＞

，25

　 　 　 　 　（

4

）

，

50

（

5

）

，

alld

　

iOO

μ｝ ｛

（

6

）

，

KCN

を上 回

っ て い た

〔

Fig

．

5

の

条 件

下で は

，

サ イコ シンの

効

果は た だちに明 ら かとな るの に 対 し

，

低い濃 度

（

数 μ

M ）

の

KCN

で は

，

その

効 果

がみ ら れる まで にか な りの時 間 を 要 した

（

lgisu

　et　ai

．

未

発

_表

）

〕

．

サ イ コ シ ン の シ ト ク 囗

一

ム

C

オ キ シ

ダ

ー

ゼ

活 性 抑 制 機 構

で は

，

サ イコ シンは どの よ

う

に して シ トクロ

ー

ム

C

490

伊 規

須

　

英 輝

暫

さ

．

15

ξ

．

45

あ

・

9

　

・

30

琶

ぐ

．

15

0

△

B

Fig

・

6・

09

　 　 　

40

　 　 　 　

90

　 　 　

Lysosphingolipid

（μ

M

）

Eff

・cts ・

f

　

psych

・s 王ne

_{（● ）}

，

　

gluc

・sylsphin

−

gosine

（

○ ）

and 　sphingosine

_（

△

_）

on 　tlle　

puri

一

丘ed　cytoch 【て＞me 　c （］xidase

_（

A

_）

and 　on　

the

cytochrome 　c　oxidase “

reconstituted

”

with

lecithin

_（

B

）

，

　 The

　activity 　

is

　expresscd 　

in

terms 　or　arbitrary 　units

（

“

log

　rat ビ

／

sec

／

mg

protein）

．

（

from

　

Igisu

　et　al，

1988

，

　with 　

pcr

−

mission 　ofAmerican 　

Oil

　Ghemists

’

Society

_）

オ キシ ダ

ー

ゼ

（

COX ）

活性 を抑 制 す

るので あ ろ う か

．

　

例 え

ば

_，

同

じ

強 力

な

COX

抑 制 剤

と し て も

，

先

に

述

べ た

効

果 発 現 速 度

の ち が い

，

ま た

，

サ

イ

コ シン の

COX

抑

制 がアル ブ ミン

添 加

に よ り

完 全

に

可 逆 性

で

あ

る こ と

（

後 述

）

は

_，

KCN

と サ イコ _シン の

COX

活 性 抑

制 機 構

が

異

なっ てい るこ と

を示 唆

してい る

（

シ アン は

COX

分 子 内 部

に

存 在

す る

Fe3

＋

と

結 合

し て

酵

素

活 性 を

阻害

す る

）

．

　

そ こ で

，

精 製

した

COX

へ の

効 果

につ い て

検 討

し た

．

既 報

の

_方

法

に

従

っ て ラッ

ト

の肝 臓

由来

の ミ トコ ン ドリ アか ら

COX

を精 製

し た

．

　

COX

は

，

ミ トコ ン

ド

リア

内

膜

中に

存 在

し

，

他

の

多 く

の

膜 酵

素

が そ うで

あ

るよ

う

に

，

精 製

され た

場

合の よ う に

膜 環 境

か ら

離

れた

状 態

で は

，

比

活 性

は低い

．

こ の

状 態

の

COX

にサ イコ シンを

作

用 さ せ て も全 く活 性

抑 制

は認め ら れ

ず

，

むし ろ活

性

の

亢

進

が

認

め ら れ た

（

lgisu

　et　al

．

，

1988

） （

Fig

．

6

，

　

A ）

．

　

一

方

，

精

製 し た

COX

に

超 音 波 処 理

し た レ シ チ ン

（

ミ トコ ン ド リア 内 膜 を

構 成

する 主

要

リ ン

脂 質

の

1

つ

_）

を

_加

え る と

，

著

明 な

（

40

倍 以 上 ）

の

比 活性

の

増 加

が み ら れ た

．

こ こで

，

サ イコシンを

加

える と

明

ら か な

cox

活 性 抑

制 が 認 め ら れた

（

Fig

．

6

，

　

B

）

．

　

これ らの こ と は_， サ イコ シンに よ る

COX

活 性 抑 制

が

COX

蛋

白

を

直

接 攻 撃 す

る こ とに よ るので な く

，

そ の ミ トコ ン ド リ ア内 膜 環 境 を

変 化

さ せ る ことに よる こ と を

示 唆

して い る

，

これ は また

_，

サ イコ シ ン が

洗 浄

し た

赤

血

球 を溶 血

させる

（

赤

血

球 膜

を

破 壊

する

_）

作 用

を

も

つ こと とも

矛

盾

し ない

_（

lgisu

　et　al

．

，

1988 ）

．

　

さ らに

，

ミ トコ ン ド リア に お

け

る

COX 活

性 抑 制

（

お よ び

溶

ω

は サ イコ シン

（

Fig

，

1

，

A

）

だ け で な く

，

その

類 似 物 質 す な

わ ち グル コシル ス フ ィン ゴ シ ンお よ びス フ ィ ン ゴシ ン

（

Fig

．

1

，

B

，

　

C

）

で も 同

様

に み られ た

．

こ の こ と は

，

サ イ コ シ ン の

作

用

発 現

に は

，

ヘ キ ソ

ー

ス

_{部 分}

の

変

化

あ るいは

有 無

は

大

き な

影 響

を 及ぼ さ ない こ と

，

ス フ ィ ンゴシン

部 分

が

重 要

で

あ

るこ と を

示

して い る

．・

一

方

， セ レブロ シ ド

（

ガラ ク トシ ル セ ラ ミ ド

）（

Fig

．

】

，

　

D ）

は

，

　

COX

活 性 抑 制 も 溶

血 も

来

さ ない こ と か ら_， サ イコ シ ン の強 力 な

作

用に は

，

ス フ ィ ン ゴ シ ン

部 分

の

遊 離

ア ミ ノ

基

が 重

要

な

役

割

を

果

た し てい る 可

能 性

が

考

え ら れ た

（

Igisu

　et　al

．

，

1988 ）

．

ア ルブ ミンに よ る サ イコ シン の

効

果

抑 制

　

前 述

のサ イコ シン の

効 果

は

_，

いず れ もア ル ブ ミ ン

存

在

下で は

消 失 す

る

（

工

gisu

　6’畝

1988 ）

．

特

に

COX

活

性 押

制 につ い て は

_，

高 濃 度 （

100

μ

M ）

サ イコ シンで

完 全

に

活 性

が

抑 制

さ れ た

状 態

で

も

，

終 濃 度

1

％ と な る よ うア ル ブ ミンを 反 応

液

中 に

加 え

る と

，

完 全

な

COX

活 性 再

現 を

引

き 起 こ すこ とがで きる

（

碑su ＆

Naka

．

mura

，1986

） （

Fig

．

7

）

．

これ は サ イコ シ ン に よ る

COX

活 性

抑 制

が 可

逆 性

で

あ

る こ と を

示 す

一

方

，

アル ブミ ンが サ イコシン と

強

い

_相

互

_{作 用}

を もつ こ と を 示 唆 し てい る

．

　

3H _{ラベ ル した サ イコ シ ン を用 いて ア ル ブ ミ}ン との

結 合

を

調

べ る と

，

アル ブミンが サ イコ シ ン に

対

し

大

き な

結 合 能 力

を

有 す

るこ と が

明

ら か と なっ た

（

lgiSU

　et al

．

，

　

submitted

_）

，

従

っ て_， アルブ ミ ンは サ イコ シン を

結 合

し

，

“

無

毒

’

t

化

す る

大 き

な

能 力

を

も

つ こ と が

考

え ら れ る

，

な お

，

γ

一

グ ロ ブ リン は こ の よ う な

効 果

を 示 さない

（

lgisu

　8’砿

，

1988

）

こ と か ら

，

す

べ ての 蛋 白

質

がア ルブ ミン

_様

の

作 用 を持 ち 得

る わ

_け

で はない こと がわ かる

．

　

ア ルブミンは

肝

臓での み

生 成

さ れ_， い っ た ん血

液

中に

分 泌

さ れ る と

，

細

胞

中 に

入

るこ と は

な

い

_（

Rothschild

＆

Oratz

，

1976

；

Birke

　_et　al

．

，

1979

）

．

従

っ て

，

細 胞

中 で は アル ブミンに よ る サ イコ シン

効

果 の

抑 制

は起 こ り

サ イコ シン

　

_脳

が

作

る

「

毒」

491

　 　

M

J

　 　

l

L

−一

一．

．

．

_c ．。

，

一

“

til

：

［

厂

D

A

止 躍 w

2min

一

2

3

4

Fig

．

7．

_E

幵

bcts

　of　albumin

．

_Experimental

　cQndi

−

　 　 　 　

tions　wcrc 　the　same 　as　

in

　

Fig

、

5except

　that

　 　 　 　

80

μ

lof

　

10

_％

hulnan

　scrum 　albumin 　

dis−

　 　 　 　 solved 　

in

　 water 　 or 　 water 　 was 　added 　at　

A

，

　　　 　 No

　

_psychosine

　was 　

_prese

瓦lt　

in

〔

1

）

alld

（

2

）

．

　 　 　 　

Albumin

　and 　water 　were 　added 　to

_（

1

_）

and

　　　 　

（

2

）

，

resp じct｛vcly

．

_Cytochrome

　c　oxidase

　 　 　 　

was 　completely 　

inhibited

　

ibr

　

5

　min 　

by

　

lOO

　　　 　　

μ

rv

・

T



_psychosinc

in

_（

3＞　

unti 正



albUlnin



、vas

　 　 　 　

added



and



thC



cnzyrrle



activity



was



conユ

ー

　　　 　 pletely

　

restored

．



Nc

） じn∠

ymatic 　

aCtivity

　 　 　 　

appeared



whcn



wa ！cr　 was



added



to

_（

4

）

　　　 　

which 　con しaincd 　

lOO

μ

M

　

_psychosine

，

_No

　 　 　 　

mitochondria 　were 　

present

　

in

_（

5

_）

and 　albu

−

　 　 　 　 min 　was 　addcd

．

得

ない

．

しか し

，

血

清 中

には か な り 高 濃 度のアルブ ミ ンが

存 在 す

る

（

39

／

dl

以

上

）

こ と から

，

もし血

液 中

に サ

イ

コシ ン の

漏 出

が

起

こっ た とし て も

，

血

液 中

で は サ イコ シ ンの

作

用 は 出 現 し が たい こ とが

考

え ら れ る

（

lgisu

　et　at

．

，

1988

）

．

実 際

，

　

Krabbe

_病

において

_溶

．

面

．

性

貧

血 などの

血 球 障 害

を

示 す 所 見

はみ ら れ ない

．

　

さ らに_，

最 近

，

細 胞 外 液 中

に ア ル ブ ミンを

加

える と

，

細 胞 内

で

生 成

さ れ た リゾ レシ チンが

細 胞 外

へ

_{遊 離 す}

る との 報

．

告 が ある

（

Baisted

　et　at

．

，

1988

）

．

もし

，

同 様

の

機

構

が サ イコ シン につ いて も

働

く な らば

_，

アルブ ミン は こ の

_毒

性の高い 脂

質

を 細

胞 （

さ らに は

個 体 ）

か ら

除

去 する

一

種のキャ リヤ

ー

と して 用いるこ とが 可 能 か も し れ ない

．

サ イコ

シ

ン の

生 理 的 機 能

脳

が

低 酸 素 症

に

弱

い

_{器 官}

で ある こ とは よ く

知

ら れて いる

．

そ

の

脳

の

中

で

，

シア ン

_化

カ リ ウム と も

大

き く

異

な ら ない

細 胞 呼 吸

阻

害 能 力

を

持

ち

得

る

物 質

が 生

成

さ れ てい るこ とは

大

き な

驚

きであ る

．

しか も

，

先

大

的

な 分 解 酵 素 欠 損 症の マ ウス の脳 中 に サ イコシンが 増 加 して ゆ く

速 度 〔

lgisu

＆

Suzuki

，

1984c

）

か ら

判 断 す

れ ば

，

少

な く と もマ ウ ス の

脳

の

発 達 段 階

で の サ イ コ シン生

成

の

速 度

は

相 当 速

い と

思

わ れ る

．．

一

体 何

の た め に

_，

哺 乳

類

の

脳

は こ の よ

う

に

_，

“

危 険

”

な

物 質 を作

り

出

して い るのだろ う か？

　

こ の疑 問 に 対 す る 明 確 な

解

答 は今の 所 ない

，

　 最 近

，

Hannun

と

Bel

】は

，

サイコ シ ンを

含

むリゾス フ ィ ン ゴ

_{脂 質}

が プ ロティ ンキ ナ

ー

ゼ

C

〔

PKC

_）

活 性

を

押

制

す ること か ら

，

様

々 な 細

胞機

能 調

節

に

関

与

し てい る の で は ない か との

_仮

説 を

．

立て て い る

〔

Hannun

＆

Bell

，

1989

）

．

しかし

，

彼

らの

_示

した

PKC

活 性 抑 制

に

必 要

なリゾス フ ィ ン ゴ

脂 質 濃 度

は

，

我

々が

認

めた

COX

活性 抑 制

に

要

する

濃 度

を下 回る もの で はない

．

　 前 述

の よ う に サ イコ シ ンの

COX

活性 抑 制

は

強力

な だ けで な く

，

その

効

果 発 現 が

急 速

であ り

（

Fig

．

5）

，

か つ

，

_{完 全}に可 逆 性で ある

（

lgisu

＆

Nakamura

，

1986

）

（

Fig

、

7

）

．

（

こ こ で

，

ア ルブミ ンを

加

え た

際

の

cox

活

性

阻

害 効

果の

消

．

失

もま た

急 速

に

起

こ る こ とも

注

目 すべ きであろ う

．

）従

っ て

，

サ イコ シ ンが

，

細

胞呼

吸 調

節

に

関 与

してい る 可

能 性

も

考

え ら れ る

．

　

ところ で

，

一

般に複 雑 な 生 物 学 的システムが 構 築 さ れ る

場 合

，

い っ たん

過 剰

の

構 成 要 素

が

．

形 成

され

，

“

選

択

／

t の

過 程

を

通

じて

最 終 的

な

形

が

作

ら れる

．

脳

につ い て も

同様

で

_，

最 終 的

に

必 要

な

数

をか な

り

上

回

る

細 胞

が

発 達

の

初 期

に は生

成

さ れ

，

次

い で

急 速

に E 不 要

’

な

細

胞

が

」

卜

排 除

’

1

さ れ る こ とが

知

ら れて い る

（

CQwan

　et　al

．

．

．

1984

）

．

す

な わ ち

，

脳

は

少

な く と も その

_{発 達 過 程}

でそ の

一・

部

を

死 滅

させる

機 構

を

も

っ て い る と

考

え ら れる

．

とすれ ば

，

脳

の

中

で

，

細 胞 呼 吸

を

強 力

に

抑 制

し

得

．

る よ う な

物

質

が

作

ら れ てい て も

不

思

議

では ないのか も し れ ない

．

お　 わ 　 り　 に

　

生 理 的

機 能

は

不 明

である に せ よ

，

哺

乳 類の

脳

が強

力

な

ト

毒

’

1 _{と も}

言 う

べ き

物 質

を 生

成

し て いる こ とは

疑

い が ない

．

　

こ の こ と か ら_，

少

な くと も

次

の

2

つ の こ とが

言

え よ う

．

通

常

の

状 態

で は

_，

大 部 分

の ヒ ト

（

Krabbe

病

の 患 者 を 除い て

）

に とっ て

，

サ イコ シンは

危 険

で はない

492

伊

親 須

　

英

輝

だ ろう

，

な ぜ な ら

，

その

_分

．

_解

．

_酵

．

_素

活 性

が

充

分にあ

り

，

異 常

な

蓄 積

を

起

こ

す

こと な く処 理 され う る か らで

あ

る

．

しかし

，

生

埋 的処 理

．

機構

の

_働

き え ないサ イコシ ン

類 似

の

（

人 工

的）物 質

．

が

大

．

量

に

体 内

に とり 込 ま れ た

場 合

，

そ れは

危 険

な

状 態 を招 来 す

るか

も

し れ ない

．

ま た

，

逆

に

，

もし

，

サ

．

イコシ ン

分 解 酵 素

を

阻害

するよ う な

物 質

（

ま た は 状

態

）

が

存 在 す

ると し た ら

，

そ

れ

も

ま た

脳

に とっ て

危

険 な

物

質 （

状 態 ）

で

あ

り

得

る

可 能 性

が あ る

．

謝

辞

　

御 教 示

，

御 助 力

をい た だい た

_{鈴 木 邦 彦 教 授 〔}

North

Carolina

大 学 医 学 部 ）

，

濱 崎 直

．

孝 教 授 （

福 岡 大 学 医 学

部

）

，

中

村

三

．

千男 助 教 授

（

東

京 大 学 医 科 学 研 究 所

）

，

伊

藤 明

夫

助 教 授

（

九 州 大 学 理

学 部

）

に

感

謝 する

．

　

こ こ に

述

べ た

_{研 究}

の

一

部

は

文 部 省 科 学 研 究 補 助

金

（

61570393

お よ び

01570461

）

に よ っ た

．

引 　 用 　 文 　献

A

［

ber

しs

，

　

B

，

，

　

Bray

、

　

D

．

，

　

Lewis

，

　

J，

　et 　al

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1983

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Lysosumes

　and　

per

りxisomes

．



ノn：

Melecular

　

Biology

　of　thc　

Cell

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land

　

Publishing

　

Inc

．

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New

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LondGn

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_pp

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367

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376

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B

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S

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，

　

D

．

　

E

，

〔

1988

）：

Albumin

　stimulates 　

the

　

telease

　of 生

ysophosphatidylchohne

　　　

fronl

　euitured 　rat 　

hepak

〕cy［es

．



Biochen1

．

　

J．

、

253

：

693

．

．

．

701

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Birke

，

　

G

．

，

　

Liljedahl

，

　

S．

．

T

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Rothsch

且

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M

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1979

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Physiology

　and 　chnica ［aspects

．

　

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PlasIna

　

Proteins

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Blom

．

　　　

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John

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Chichester

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’

Leary

，

　

D

．

1

）

，

　

M

，

　et　at

，

（

1984

）：

Regressive

　events 　

in

　neurogellesis

．

　

Sci

巳11ce

，

225

；

　　　

1258

− 1265．

Hannun

，

　

Y

．

　

A

，

＆

Bell

，

　

R

，

　

M

，

_（

1989

_）：

Functions

　of 　 sphingolipids 　aI 且

d

　sphingolipid 　

breakdown

　

products

　

ln　

ceHular

　　　

regulation

．

　　

Sc

［ence

，

243

：

500

−5D7．

Ilughe

＄

，

　

J、

，

　

Sn

／

ith

，

　

T

，

　

W

．

，

　

Kosterlitz

、

　

H

．

　

W

．

　et　at

．

（

1975

）：

Identification

　of　two　related 　

pentapeptides

　

from

　

the

　

brain

　　　

with 　

potent

　opiate 　agonLst 　activity

．



Nature

，

258

：

577

−

579

．

Igisu

，

　

H

、

，

　

Takahashi

，

　

H

．

，

　

Suzuki

，

　

K

，

　et　at

，

_（

1983a

）：

Abnormal

　accumulatioll 　of　

galactosylceramide

　

tn

　

the

　

kindney

　of

　　　

twitcher

　mouse

．



Biochcm

．

　

Biophys

．

　

Res

．

　

C

〔｝mmLln

．

，

1

．

10

：

940

−

94

・

1

．

．

Igisu

，

　

H

．

，

　

Sllimomura

　

，

K

．

、

　

Kishimoto

，

　

Y

．

　et 　at

．

_（

1983b

_）

；

Lipids

　of 　

dcvcLoping

　

brain

　of 　twitcher　mouse

，

　aD 　authentic

　　　murine 　model 　of　

huInan

　

Krabbe

　

disease

．



Brail1

，

106

：

405

−

417

．

Igisu

_，

1

．

1

．

＆

Suzuki

_，

　

K

．

_（

1984a

_）：

Glycolipids

　of 　the　sphlal 　cord

，

　sciatic 　ncrve

，

　and 　system ［c 　 organs 　of 匸

he

　

twitcher

・

　

mouse

．



J．

　

Neuropath

．

　

Exp

．

　

Neur

〈：レ

1

．

，

43

：

22

−

36

、

Igisu

，

　

II

，

＆

Suzuki

，

　

K

，

_（

1984b

_）

：

Allalysis

　of　

_{galactosylspbingosine}

_（

psychosine

_）

ill

　

tl

ユe 　

brain

，



J，

　

Lip

［

d

　

Res

、

，

25

：

　　 　

1000

−

】

．

006

．

Igisu

，

　

H

．

＆

Suzuki

，

　

K

．

_（

1984c

_）：

Progressive

　accuniulation 　of しQxic 　Lnetaboli しe 　

hl

　a　

genetic

　

leukodystr

 

phy

．

　

Seience

，

　　 　

224

．

：

753

．

．

．

755

，

Igisu

，

　

H

．

＆

Nakamura

，

　

M

．

_（

1986

_）：

Inhibition

　of　cytochrome 　c　oxidase 　

by

　

psychosine

_（

ga

匸acしosylsphingosi 匸le

_）

．

　　　

Biochem

．

　

Biophys

．

　

Res

．

　

CQmmun

、

、

137

：

323

．

．

．

．

．

327

．

Igisu

，

　

H

．

，

　

Hamasaki

，

　

N

．

，

　

Ito

，

　

A

．

　et　al

．

（

1988

＞：

Inhibition

　of　cytochrome 　c （

．

｝xidase 　and　

hemolysis

　caused 　

by

　

lysosphing

・

　　　

olipids

．



Lipids

，

23

；

345

−

348

．

Miyatake

，

　

T

，

＆

Suzuki

，

　

K

．

_〈

1972a

_）；

Galac

しosylsphingosine 　

_galactosy

［

hydrolase

，

　

Par

し

ial

　

_{purificatiorl}

　and　

_prop

．

　　　erties　of　

the

　enzyme 　

in

　rat　

brai

置1

．

　

J．

　

B

め

1

．

　

Chem

．

，

247

：

5398

−

5403

、

Miyatake

，

　

T

．

＆

Suzuki

，

　

K

（

1

．

972b

＞：

Gl

〔〕

boid　

cell　

leukodystroptly

／

Additional

　

deficiency

　of　

psych

（］sine 　

galactosidase

．

　　　

Biochem

．

　Biophys

．

　Res

．

　

Comlnun

．

，

48

：

538

−

543

、

Neuenhofer

，

　

S

，

，

　

Conzelmann

，

　

E

，

，

　

Schwarzmalm

，

　

G

．

　et　ai

．

（

1986

）；

Occurrellce

　of　

lysoganglioside

　

lyso

．

GM2

_（

IP

．

Neu5Ac

・

　　　

Gangl

三〇triaosylsphingosine _）

ill

　

GM2

　

gangliosidosis

　

brain

，



Biol

，

　

Chem

．

　

Iloppe

．

Seyler

，

367

；

241

−

244

，

Nilsson

，

0

．

＆

Svennerholm

、

　

L

，

_〔

19821

：

Accumtilation

　of　

glucosylceramide

　alld　

glucosylsphingosine

_（

psychosine

_）　

ln

　　　cerebrum 　and 　cerebellunl 　

in

　

infantile

　and 　

juvenne

　

Gaucher

　

disease

、

　

J．

　

Neurochem

、

，

39

：

709

．

．

．

．

718

．

Rothschild

、

　

M

．

　A

．

．

＆

Oratz

，

　M

．

_（

1976

_）：i

’

Nlbumin

　synthesis 　and　

degradation

．



fza

：

StrucLure

　and 　Functic〕n　of　

Plaslna

,J-t-V>:nuathli"{ek

[itj

4･93

Sangameswaran,

L.

&

dc

B]as,

A,

I.,

<1985>/

Demonstration

of

benzodiazeplne-like

molecu]es

in

the

marnmalian

brain

with amonoclonal anLibod>,

to

benzodiazepines.

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Suzuki,

K.

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Genetie

gulactosylceramidase

defieiency

(globoid

tell

leukodystrophy,

Krabbe

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diffcrent

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Takahashi,

H.,

Igisu,

H.,

Suzuki,

K.

et aL

(1983):

Murine

globoid

cell

leukodystrophy

Ohe

twitcher

mouse).

The

presence

of characteristic

inclusiens

in

the

1{ideny

and

tymph

nodes.

Am,

J.

Pathol.,

112/

]47-154.

Takahashi,

H.,

Igisu,

H.,

Suzuki,

K,

et al,

(1984):

Murine

globoicl

celL

leukodystrophy:

the

twitcher

mouse,

An

ultrastructural study of

Lhe

kindney,

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Thudiehum,

J.

L.

W.

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A

Treatise

on

the

Cbemical

Constitution

of

the

Brain,

Based

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pp.

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Psvchosine:

A

"Toxin"

_Produced

_in

-t-Its

Mechanism

of'

Action-the

Brain

Hideki

IGISU

Dopartment

_{of'Envirenmental}

Tbxicogogy,

Institute

_ofIndustrial

Ecotogicat

Sciences,

and

Environmentat

Heatth,

_,Japan.

Kitadyushu

80Z

_.14Pan

(inieversity

_qf

Occapationat

Abstract

:

Kay

Levorals'

Psychosine

_{(galactosylsphingosine)}

is

enzymatically synthesized

f}'om

UDP-galactose

and sphingosine ancl

degradated

by

_{galactosylccramidasc.}

Galactosylccramidasc

is

_genctically

defi-cient

in

Krabbe

disease

(globoid

cell

ieukodystrophy)

and

_psychosine

accumulates

in

the

brain

of

humans,

dogs

or mice all'ecLed

b>,

Lhe

disease.

Psychosine

has

a very

_potent

inhibitory

efl'ect on cytochromc c oxidasc

(COX)

in

mitochondria.

Whcn

COX

is

_purificd,

_psychosinc

docs

not suppress

the

enzyme activity.

However,

a clear

iiihibitory

eff'ect

is

seen when

the

enzymc

is

'Creconstitutcd"

with sonicated

_{phosphatidyk/holine,}

suggesting

that

the

{nhibition

of

the

en-z>,matic activity

is

caused

by

_{perturbatioll}

ef the environmcnt of

COX

in

the

mitochondria] rneinbrane.

Studies

using analogues suggest

that

the

free

ainino

_group

in

thg

sphingosine moiety

_pla>,$

an

important

role

in

exerting thc cffl]cLs of

_psychesine.

The

effects of

_psychosine

arc not only

_potent

but

fast

and revcrsible.

It

is

noteworthy

that

a

_powcrfU]

inhibitor

of

cellu-lar

rcspiration

is

synthcsized

in

marnmals'

brain,

an organ vulnerable

to

hypoxia.

psychosine,

galactosylsphlngosinc,

Krabbc

discase,

cytechrome

c

oxidase,

ccllular

respiration.

J.

UOEH,

l1

(4):

487-493

₍₁₉₈₉₎