臨 床 医 の た め に
動脈硬化 の接 着分子 につい て
福 生 吉 裕 日本医科大学内科学第2教 室
Adhesion molecules in atherosclerosis
Yoshihiro Fukuo
The Second Department of Internal Medicine, Nippon Medical School
は じめ に
近 年,炎 症 お よび免 疫 学 を 中 心 に して細 胞 間 の 接 着 現 象 に関 す る研 究 が 急 速 に 進 め られ て きて い る.特 に炎 症 時 の 白血 球 の 動 きや 癌 の転 移,さ ら に移 植 反 応 に関 して も,こ の細 胞 接 着 現 象 が細 胞 間 の初 期 の重 要 な細 胞 応 答 と して 開 始 さ れ,続 い て細 胞 間 の 本 来 の機 能 が 発 揮 され る こ こ とが 判 明 し て きた.接 着 分 子 と は そ の最 初 の 出会 い を決 定 づ け る 分 子 で あ る.そ して 今 や 多 くの 分 子 の性 状 が 明 らか に され て きた.し か し,動 脈 硬 化 発 症 の 端 緒 とな る単 球 の 内 皮 へ の 接 着 に つ い て は依 然 不 明 な と こ ろが 多 く,こ の 分 野 で の残 され た 重 要 な 課 題 で あ っ た.い か な る機 構 で 単 球 と内 皮 の 遭 遇 が 生 じ るの で あ ろ うか.現 在 この単 球 と内皮 の 接 着 に関 して魅 力 的 な仕 事 が 多 くな さ れ一 番 ホ ッ ト な と ころ と して ク ロー ズ ア ッ プ さ れ て き て い る の で こ こ に紹 介 す る.
まず 動 脈 硬 化 発症 機 序 に お け る"接 着"に 関 し て の研 究 は コ レス テ ロ ール を負荷 して高 脂 血 症 状 態 に した サ ル の動 脈 の 観 察 に始 ま る.Rossら に よ り内 皮 の 障 害 が まだ 明 らか に認 め られ な い 時 期 に 流血 中 の細 胞(単 球)と 内皮 の 接 着 が生 じ付 着 す る こ とが 紹 介 さ れ た.あ た か も内 皮 下 に進 入 し た異 物 を捉 え よ う と し て 自 ら も ぐ り込 む よ う な像 で あ った.こ れ よ り動 脈 硬 化 巣 内 の 根 幹 をな す 泡 沫 細 胞 は 単 球 で あ り,内 皮 下 に 進 入 し マ ク ロ フ ァー ジ に分 化 し た もの で あ る こ とが モ ノ ク ロー
ナ ル抗 体 で 証 明 さ れ 定 着 化 して くる.が,こ の 最 初 の単 球 と内 皮 との接 着 現 象 に関 し て は不 明 な と
こ ろが 多 くあ った.こ れ ま で 出 た候 補 と して は, 1)電 荷 に よ る イ オ ン チ ャ ー ジ で の 接 合,van der Waalsの 力 に よ る もの,3)内 皮 側 に ミエ リ ン 様 構 造 物 が 発 現 され,そ れ を貪 食 す るた め に単 球 が 接 着 す る,内 皮 に取 り込 まれ たLDLを 単球 が 貪 食 す る,新 しい接 着 蛋 白が 出現 す る な どが 考 え られ て きた.
しか し,ど れ も この 接 着 現 象 を明 確 に 説 明 す る に は満 足 の行 くもの で は な か った.近 年 に な り炎 症 時 に お い て 白血 球 と 内皮 の接 着 の 研 究 が 急 速 に 進 み,液 性 で は な く固 相 と して の 接 着 分 子 が 白血 球 接 着 フ ァ ミ リー と し て確 立 して きた.ま ず は じ め に こ の方 面 よ り述 べ る.
1.環 境 要 因 に よ る 内 皮 側 の 変 化― 接 着 分 子 の 発 現―
内皮 はあ る環 境 下 に お か れ る と血 球 成 分 と接 着 す る分 子 を膜 表 面 に発 現 し て接 着 を起 こす.こ れ ら の分 子 の ほ とん どは膜 貫 通 型 の糖 蛋 白で あ る.
まず 接 着 の形 態 に は 同種 の 細 胞 が 同種 の 接 着 分 子 を介 して行 う接 着(ホ モ フ ィ リ ック)と 互 い に異 な る接 着 分 子 を介 す る接 着(ヘ テ ロ フ ィ リ ック) とが あ る.動 脈 硬 化 に 関 与 す る 内皮 と白 血 球(単 球)と の接 合 はヘ テ ロ ヘ リ ック な接 合 と な る.そ して これ らの 内 皮 側 の接 着 に関 与 す る分 子 を接 着 分 子 とよぶ.
表1細 胞 間 接 着 分 子 フ ァ ミ リ ー
略 語:FN;フ ァ イ ブ ロ ネ ク チ ン,LM;ラ ミ ニ ソ,CL;コ ラ ー ゲ ソ,VLA;very late activating antigen, ELAM‑1; endothelia l leukocyte adhesion molecules, LFA‑1;l ymphocyte function associated antigen‑1, ICAM‑1;intercellular adhesion molecule‑1 , ICAM‑2; intercellular adhesion molecule‑2, GMP‑140; granule membrane protein of 140kDa, VCAM‑1; vascular cell adhesion molecule‑1, VN;ビ ト ロ ネ ク チ ン,VNR;ビ ト ロ ネ ク チ ソ レ セ プ タ ー,FB;フ ィ ブ リ ノ ー7ン,VWF;フ ォ ン ビ ル ブ ラ ソ ド因 子,
SLe";sialyl leis X, Le";Lewis X
こ れ ら の 接 着 分 子 の 一 つ が 炎 症 や 免 疫 現 象 ば か りで な く最 近 動 脈 硬 化 の 発 症 機 序 に も 重 要 な 役 割 を な し て い る こ とが 知 ら れ て き た.こ れ ま で 知 ら れ て い る接 着 分 子 の 種 類 と 分 布(表1)を 示 し た の で 参 照 さ れ た い.ま ず,白 血 球 接 着 分 子 フ ァ ミ リー は 大 き く分 け て4つ の グ ル ー プ よ り分 類 さ れ る.
(1)イ ン テ グ リ ン.フ ァ ミ リー
白 血 球 膜 表 面 で 発 現 す る もの で,VLA‑1(very late activating antigen‑1), 2, 3, 4, 5, 6. LFA‑
1 (lymphocyte‑function associated antigen=
CD lla/CD 18).Mac‑1(CD llb/CD 18),p150, 95.gpIla/IIIbな どが あ る.細 胞 外 の 情 報 を細 胞 骨 格 に 伝 達(integrate)す る 分 子 と し て 同 定 さ れ そ の 名 が つ け ら れ て い る.多 くの 細 胞 外 マ ト リ ッ ク
ス に 対 す る レ セ プ タ ー が 含 ま れ る.さ ら に イ ン テ グ リ ン フ ァ ミ リ ー に は3つ の サ ブ グ ル ー プ に 分 け ら れ て い る 。 β1イ ン テ グ リ ン は 細 胞 外 マ ト リ ッ ク ス に 対 す る レ セ プ タ ー 群 でVLA1‑6が 属 し, VLA‑4はVCAM‑1を リ ガ ン ド と し て お り リ ン パ 球,単 球 に発 現 さ れ る.β‑2イ ン テ グ リ ン に 属 す る
も の に はLFA‑1,Mac‑1が あ り,こ れ ら はICAM
‑1,2を リガ ン ド と す る.LFA‑1,mac‑1,p150/95
な ど は 主 に 白 血 球 系 に 見 ら れ る 白 血 球 イ ン テ グ リ ン で あ る.β3イ ン テ グ リ ン は,cytoadhesionと 呼 ば れ る 糖 蛋 白IIb/IIIa,vitronectin‑receptorな ど の グ ル ー プ で あ り,血 小 板,内 皮 細 胞 に 発 現 さ れ る.ど れ も α 鎖 と β 鎖 よ り成 る ヘ テ ロ ダ イ マ ー 構 造 を 有 し て い る.こ れ ら は 免 疫,止 血,癌 転 移 に 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る が 動 脈 硬 化 と の 関 連 に
Endothelial Cells
図1血 中細 胞 と内 皮 の接 着
つ い て は 現 在 不 明 な 所 が 多 い . (2)Igス ー パ ー フ ァ ミ リ ー
ICAM (intercellular adhesion molecule) -1, 2. VCAM-1 (vascular cell adhesion molecule-
1). N-CAM (neural cell adhesion molecule).
MAG (myelin associated glycoprotein)‚È‚Ç.
免 疫 グ ロ ブ リ ン ス.ーパ ー フ ァ ミ リ ー は い ず れ も 血 管 内 皮 細 胞 表 面 の 膜 蛋 白 で あ り,S‑S結 合 を 持 つ 免 疫 グ ロ ブ リ ン 様 ド メ イ ン を 持 つ た め こ の よ う な 名 が つ け ら れ て い る.さ ら にIgの 可 変 部(V領 域) あ る い は 定 常 部(C領 域)と の 相 違 性 でVセ ッ ト, C1セ ッ ト,C2セ ッ ト に 分 け ら れ て い る.ICAM, VCAM‑1,N‑CAM,MAGな ど が 知 ら れ て い る.
VCAM‑1は 各 種 の サ イ トカ イ ン に よ り 内 皮 に そ の 発 現 が 誘 導 さ れ る.リ ガ ン ド はVLA‑4と 呼 ば れ る リ ンパ 球,単 球,好 酸 球,好 塩 基 球 な ど で 発 現 さ れ る イ ン テ グ リ ン で あ る.ICAM‑1もIL‑1,
TNFの 刺 激 で 発 現 が 誘 導 さ れ る.興 味 あ る こ と に こ のICAM‑1の 発 現 はINF一 γ で 調 節 を 受 け る こ とが 知 ら れ て お り,実 際 ヒ ト動 脈 硬 化 巣 の 内 皮 細 胞 表 面 に こ のICAM‑1が 発 現 さ れ て い る の が 報 告 さ れ て い る3).し か し,こ れ が 単 球 と の 接 着 分 子 で あ る か ど う か は 今 後 の 検 討 が 必 要 で あ る.こ
のICAM‑1の リ ガ ン ド はCDlla/CD18を 有 す る も の(LFA‑1)とCDllb/CD18(Mac‑1)を 有 す る も の が あ る.
(3)セ レ ク チ ン.フ ァ ミ リ ー
Mel‑14,E‑LAM‑1(endothelial leukocyte adhesion molecule‑1),GMP‑140な ど .セ レ ク チ
ン フ ァ ミ リ ー は リ ン パ 球 の ホ ー ミ ン グ レ セ プ タ ー と し て 知 ら れ て い る90kDのgp90Mel(Mel‑14)
抗 原 や 好 中 球 を 内 皮 上 に 結 合 さ せ るE‑LAM,さ ら に 内 皮 と 血 小 板 に 発 現 さ れ るGMP‑140な ど が あ り い ず れ も糖 蛋 白 で あ る.特 にE‑LAMは サ イ トカ イ ン で あ るIL‑1やTNFや エ ン ド トキ シ ン で 内 皮 に 発 現 し多 核 白 血 球 の 内 皮 へ の 接 着 に 関 与 す る 分 子 と し て 発 見 さ れ た.最 近 で は 白 血 球 ば か りで な く リ ン パ 球 の 接 着 に も関 与 し て い る 報 告 が 見 ら れ る.さ ら に こ の 白 血 球 側 の リ ガ ン ド と し て のoligosacharideで あ るsialyl‑lewis Xが 考 え ら れ て い る.
GMP‑140は 血 小 板 で は α 顆 粒 に,内 皮 細 胞 で はweibel‑palade bodyに 蓄 え ら れ て い る.凝 固 因 子 と の 関 連 が 強 く ト ロ ン ビ ン な ど の 刺 激 で 細 胞 表 面 に 発 現 し て く る.
(4)CD44
分 子 量85〜95kDaの 糖 蛋 白 で あ り,多 く の 細 胞 に 発 現 し て い る.最 近 ピ ア ル ロ ン 酸 を カ ウ ン タ ー リセ プ タ ー と し て お り リ ンパ 球 の ホ ー ミ ン グ に 関 与 す る 接 着 分 子 と し て 注 目 を 浴 び て き て い る.
以 上 大 き く分 け て4つ の フ ァ ミ リ ー に 分 け ら れ て い る.
さ て サ イ ト カ イ ン な ど で 刺 激 を 受 け る と こ の よ う に 内 皮 側,白 血 球 側 に は そ れ ぞ れ 対 応 す る 接 着 分 子 の 発 現 が 生 じ生 体 の 防 御 機 構 が な さ れ て き て い る が,単 球 と 内 皮 と の 接 着 に 関 し て は 不 明 な と
こ ろ が 多 く 解 明 が 急 が れ て い た が,Cybulskyら に よ り興 味 あ る 報 告 が さ れ た.彼 ら はLPSで ウ サ ギ の 培 養 大 動 脈 内 皮 を 刺 激 し 単 球 に 対 す る 接 着 分 子 を 発 現 さ せ,精 製 し た の ち,モ ノ ク ロ ー ナ ル 抗 体 を 作 成 し た.作 成 さ れ た モ ノ ク ロ ー ナ ル 抗 体 の 一 つ で,Rb1/9と 名 づ け ら れ た も の は 単 球 系 株 細 胞 で あ るU937,HL‑60,THP‑1い ず れ の 細 胞 と も 内 皮 と の 接 着 を 阻 害 し た(図2).彼 ら に よ る と,こ の 内 皮 側 に 出 現 す る 分 子 の 分 子 量 はSDS‑
PAGEに て そ れ ぞ れ118kdと98kdの2つ の バ ン ド を 成 し た.こ の98kdの ポ リペ プ チ ドのN末
図2LPSで ウ サ ギ 内 皮 を 刺 激 し 作 成 し た モ ノ ク ロ ー ナ ル 抗 体(Rb1/9,Rb2/3,Rb2/4)に よ る, 各 種 白 血 球 系 細 胞(U937,THP‑1,HL‑60,ヒ
ト単 球,リ ン パ 球,多 核 白 血 球)が ウ サ ギ 内 皮 細 胞 へ の 接 着 に 対 す る 阻 害 効 果 の 検 討.
4℃(ク ロ ー ズ ド カ ラ ム)と37℃(オ ー プ ン カ ラ ム)で 培 養 し た 時 の 効 果 の 相 違 を 示 す.Rb1/
9が 最 も阻 害 効 果 が 高 い.(文 献4)
写 真1LPSで 刺 激 し た ウ サ ギ 内 皮 よ り作 成 し た 接 着 分 子 の モ ノ ク ロ ー ナ ル 抗 体(Rb1/9)の 免 疫 組 織 染 色.
損 傷 部 位(単 球 の 接 着 部 位)が 特 異 的 に 染 色 され て い る.IL(内 皮 へ の 単 球 接 着 部 位)UA (接 着 因 子 が 発 現 し て い な い 部 位)FC(泡 沫 細 胞)IEL(内 弾 性 板)小 枠 内 は ヒ トvon wille‑
brand factorに 対 す る ヒ ッ ジ 抗 体 に よ る 非 特 異 的 染 色 像 を 示 す.(文 献4)
端 の ア ミ ノ 酸 組 成 はFKIETEPESRSLAQIGD
‑SVSLTと 判 明 し,ア ミ ノ酸22個 の う ち20個 ま で が ヒ トVCAM‑1と ア ミノ酸 配 列 の 相 同 性 が 強 い こ とを 見 いだ して い る.Igス ー パ ー フ ァ ミ リー のVCAM‑1は 単 球 や リ ン パ 球 に 多 く発 現 す る VLA‑4の カ ウ ン タ ー レ セ プ ター で も あ る こ とか ら,こ の 分 子 が 内 皮 側 の 単 球 の 接 着 分 子 で あ る可 能 性 が 強 い.さ ら に遺 伝 的 にLDLレ セ プ タ ー を 欠 損 しIIa型 高 脂 血 症 の モ デ ル 動 物 で あ る WHHLウ サ ギ や 高 脂 血 症 に させ た ウ サ ギ の 内 皮 表 面 に 免 疫 組 織 染 色 の 手 法 を用 い て,そ の 局 在 を 確 か め て い る(写 真1).そ し て この動 脈 硬 化 発 症 に関 与 す る接 着 分 子 は ア セ ロE‑LAMと 名 付 け ら れ た.
2.接 着 環 境 を 形 づ く る 因 子
次 に 接 着 を 可 能 と さ せ る た め の 条 件 作 り と し て 単 球 を 内 皮 に 引 き 寄 せ る 因 子(chemo‑
attractants)の 研 究 も進 ん で き て い る.ま ず 変 性 LDLの 一つ で あ る 酸 化LDLも 単 球 の 遊 走 を 活 性 化 さ せ る 因 子 と し て 考 え ら れ て い る.ま た,酸 化 度 が 軽 度 で あ るminimally modified LDLが 実 際 生 体 内 で の 単 球 と 内 皮 の 接 着 度 を 上 昇 さ せ る候 補 と し て 挙 げ ら れ て い る.さ ら に 一 旦 傷 害 さ れ
た 内 皮 か ち 産 生 さ れ る 単 球 を 引 き 寄 せ る 因 子 と し てMCP‑1(monocyte chemoattractant protein‑
1)が 同 定 さ れ て い る.こ れ は サ イ トカ イ ン(IL‑1, TNF,INF‑γ)の 誘 導 に よ り血 管 内 皮,平 滑 筋, そ れ に マ ク ロ フ ァ ー ジ 自 身 か ら分 泌 さ れ る 蛋 白 で あ り,文 字 ど お り単 球 を 誘 導 す る よ う に 作 用 す る.
し か も こ の 蛋 白 に 対 す る レ セ プ タ ー が マ ク ロ フ ァ ー ジ に 存 在 し て お り7)単 球/マ ク ロ フ ァ ー ジ の 遊 走 性 を 高 め る も の と考 え ら れ て い る.僅 か な 酸 化 修 飾 を 受 け たVLDLが 内 皮 か ら,こ のMCP‑
1の 産 生 を 促 し て い る こ とが 報 告 さ れ,単 球/マ ク ロ フ ァ ー ジ と 内 皮 の 接 触 に 関 与 し て い る も の と 考 え ら れ る.性 状 はpyroglutamic acidをN末 端 に 持 つ76個 の ア ミ ノ 酸 よ り な る 分 子 量8,700の 蛋 白 と し て 精 製 さ れ て い る.最 近,動 脈 硬 化 巣 に
お い て こ のmRNAの 発 現 が 見 ら れ た こ と が 報 告 さ れ た.
3.サ イ トカ イ ン に よ る 接 着 分 子 の 遺 伝 子 誘 導 炎 症 性 サ イ トカ イ ン で あ るTNF刺 激 に よ り 内 皮 に 発 現 さ れ る 遺 伝 子 の 解 明 が 行 わ れ て い る.
Dixitら に よ る とTNF刺 激 に よ り新 た な6つ の 遺 伝 子 が 内 皮 側 に 発 現 さ れ,こ の 内 の2つ は ELAM‑1とNCF(neutrophil chemotac ticfaじ tor)で あ る こ と が 明 ら か に さ れ た.ま た,VCAM‑
1,ICAM‑1の 発 現 も 報 告 さ れ て き て い る.そ の メ カ ニ ズ ム と し てTNFに よ る こ れ ら のmRNAの 発 現 はproteinkin ase Cを 介 さ ず に 転 写 の 亢 進 だ け で も た ら さ れ る こ とが 示 唆 さ れ て い る.こ の よ う に サ イ トカ イ ン の 刺 激 と動 脈 硬 化 発 症 の 関 係 が 接 着 分 子 と い う も の を 介 す る こ と に よ り よ り 明 確 と な っ て き た.著 者 ら も胸 腺 を 摘 出 し た 動 物 に お い て 動 脈 硬 化 が 促 進 さ れ た 観 察 よ り,動 脈 硬 化 発 症 機 序 に 炎 症 が な ん ら か の 関 与 を し て い る こ と を 示 唆 す る も の と考 え て い る.今 後 こ れ ら の 因 子 と接 着 分 子 と の 遺 伝 子 を 介 した ネ ッ ト ワ ー ク が さ ら に 解 明 さ れ て 行 く も の と 示 唆 さ れ る.
お わ り に
こ れ ま で 動 脈 硬 化 に 関 す る 研 究 はlipoprotein と い う 液 性 因 子 側 か ら 主 に 成 さ れ て き た が,細 胞
ど う しの 接 着 とい う初 期 現 象 に焦 点 を あわ せ る こ とで,今 後 新 た な 展 開 が期 待 され る で あ ろ う.正 に「 接 着 な き と こ ろ に動 脈 硬 化 起 こ らず 」 とす ら 言 え る.単 球 と内 皮 の 接 着 現 象 にお け る研 究 の 分 野 は ま だ まだ 解 明 され な け れ ば な ら な い 多 くの 問 題 が 残 さ れ て お り,今 後 さ らに 明 解 な事 実 が発 見
され て くる もの と期 待 で き る.
赫 彰 郎 教 授 の御 校 閲 に深 謝致 します.
文 献
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(受付:1994年3月5日)
