伝 子異常 細胞 傷害機構 解 析 遺 損 系 欠 症 家 け

金 沢 大学 十 全医 学 会維 誌 第1 0 8巻 第1 号 9 1‑ ^{1 0 2 (1 9 9 9)}

ヘ ム オ キシゲ ナ ^ー ゼ 1

欠

症

家

け

遺

子 異 常

細 胞

解

金 沢 大 学 医 学 部 医 学 科小 児 科 学 講 座 ( 主 任: 小 泉 晶^一教 授)

金 田 尚

ヘ ムオ キ シ ゲ ナ ^ー ゼ 1 (he me o xy ge n a s e^‑1, H O^‑1) (E C l^.1 4^.9 9^.3) は 2椎 類 ある^ヘムオ キ シ ゲ ナ ^ー ゼの1つ であ り, 細 胞 内^{ヘ ム}をど リ^ベルジ^ン,

一酸 化 炭 素お よ び鉄に代 謝す る律 速 酵 素^{と し て}作 用 す^る. 種^{々 の}酸 化^{ス トレ ス}下 で急 速^に誘 導^{さ れ る}

こと で有 効な自 己 防 衛 機 構^の1^つ と し て作 用す る と同時に, 体 内 鉄 代 謝^の恒 常 性にも 重 要^な役割 を 果た し て^いる^. 最 近, H O^‑ 1 ^ノック ア ウ トマ ウス の解 析に よ り Ⅲ0^‑1活 性^の欠 損が成 艮 障 ※, 酸 化^{スト レスへ の}脆 弱 性, 貧^血, 多臓 器^{に お よぶ}異常^な鉄

沈着 を も^{た ら}す^{こと が}示さ れ た^. し か し な が ら^ヒト疾患^でこれ ま で H O‑^{1欠 損が直 接の楠 田と なったものは皆 無である.} 今 臥 重 度^の発 育 遅 延と遷 延 する全 身 性^の炎症をきた し た 6 歳 別 巳に お^いて最 初^{の ヒ}ト Ⅲ0^‑1欠損 症 を 同 定し, 患 者お よ び患 者 家 族

のH O^‑1 蛋 白 発 現, H O^‑1遺 伝 子 変 異^{お よ び}酸 化^スト^{レ ス}に対^{す る}細 胞 脂弱 性を評 価し た^. Ep^stei_n^‑Ba rr ウ イル ス形 質 変 換B 細 胞 株 Oymphob la stoid c ell lin e,L C I) を用^いた免疫 組 織 化 乍 及び イム ノブロ ッテイ ング に より, ,哲､者r甘来^のL C L で は^ヘ ミン_, 塩 化 カ ド ミ^{ウ ム}, 亜枇 酸 な^ど多様^な刺 激 曝 露^の際, H O^‑1産^/とが完 仝^に欠刺^{し ていること が}明^{ら か と なった.} さ^{ら に 正}常 対 照や他

の患 者家 族 由 来^{のL C L で はヘミン}誘 導^の細 胞死 に対し完 全^に批 扶刑^を示し た^一 方^で, 患 者由 来^のL C L で は^ヘ ミ^ンに よ^t) 誘 導 さ れ る細 胞 傷 害に対し て非 常に過 敏であ^った. これ ら は E O^‑1 が酸 化^{ス トレ ス}時^の細 胞 防御^{に おいて}重 要な 役 割 を 果^{た すこと} を 示 唆する^. H O^‑1 m R N A ^の発 現^はへミ^ン刺 激 後^のL C L を使 用し て逆 転 写P C R 法 (r e v e r s etr a n s c ribed^‑P C R,R T^IP C R) で検 討し た. 患 者で は 2 つの異な^っ たバ ンド が検 出さ れ, P C R 産 物を 用^いた ダ イ^レク ト シ ^ー ケ^{ン ス}法に より, 長^{い バ ン}ド は父方 対 立 遺 伝 子に由 来し た^エ クソ ン3領 域 内^の2塩 基対 欠 失に, 短^{い バ ン}ド は母 方 対立遺 伝 子に由 来し た完 全 な^エク^{ソ ン}2^スキ^ッ ビング 変 異に‑ ^･致し ていること が判 明し た^. 両 変 異とも^{フ レ ー ム シ フ}トを生 じ て H O^‑1 蛋白 質は甲^･期 翻 訳 終 結し ていた. 患 者 家 族^の 保 因 者 診 断^{は R T‑P C R} なら び に変 異 特 異 的^{P C R}を 用^{いてエクソ ン3} 領 域 内^{の 2}塩 基 対 欠 尖, エクソ ン2スキッ ビングを各^々同 定し, 患 者^の姉は父 由 来^の変 異 対立遺 伝 子を 持^つ保 因 者で あ ること が決 定さ れ た^{. い}ずれの変 異 対立遺 伝子とも1 0 0孝一の非血 緑 健 常 者 対 照 群^{で は}検 糾^{さ れ}なかっ た. これ らの結 果^{か ら}患 者^{は H O‑1}変 異^の複 合^{ヘ テロ}接 合 体^と確 認さ れ, ま た Ⅲ 0^‑1 は実 験 培 養細 胞内, 生体 内を 問わず^ストレ ス誘導に よ る細 胞 傷 害^の際に重 要^な防御 的 役 割を果た し て^いること が強 く 示唆さ れ た^.

K ey ^{w o r}ds h e m e o xy g^{e n a s e‑}1,he min (^{fe r ri}p^{r o}top^{o r}ph_yrin Ⅸ chlo ride)^{,0 Ⅹidativ e stre s s}, a n n e Xin

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生物^は進 化^の過 程^で大気 中^に人量^に存f仁する酸 素^を電J

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受容 体と し て, 嫌 気 性 呼 吸に比^べよ り^エ ネルギ ^ー 牛成効 率^の痛^い酸 化 的リ^ン酸 化^を行 う^{こと で}地 球 内 環 墳^に適 応^してきた. 同時^に 細胞 内で 生成さ れ る活 性 酸 素種は= 血球^の殺 菌作 用や制 癌 作 川 と し て 生体 防 御 機 構^に利 用^{さ れ る}も^{の の}, その強ノコな 生物 毒性

のた め僅か^の量でも^ス ト^{レ ス}と なり 得^る. 活性 酸 素 種は^これ ま で動 脈 硬 化や炎症, 虚 血 性 心 疾 患l 胃 粘膜 障 害な ど^の疾 病^のみ な らず 発 癌や老化と^の関連 性が知ら れ て おり, 生物^は前件 酸 素 種 を消 去す る機 構な し に は 生存できな^い1). 多 様な抗 酸 化 防御 機 能を 有し た 生物^のみ が現 在 ま^で進 化 を遂 げ^たのは当 然^の摂理 である^. 生 体 内^での抗 酸 化 酵 素 群と し て ほ前 駆 物 質 を 除 去 する ス ^ー パ ^ー オ キ シ ド ジス ムク ^ー ゼ, カ タ ラ ^ー ゼ, グルタ チ オンペ

9 1

ルオ キ シ ダ^ー ゼ が代 表 的²⁾ である が, 熱^ショ ック ファ ミリ ^ー の

lい にも 酸 化^{スト レスに よ}り 臓く 誘導さ れ, 傷 害 部位^の構 造^{お よ} び機 能^の保持 作 刷を有す るものが存 在す る^:iトl)

ヘ ムオ キ シ ゲ ナ ^ー ゼ(^{he m e o x}y g^{e n a s e,}H O) (^{E C l.14.99.3}) ^は

ヘム分 解^の律 速 酵 素で ポル フ ィリ^ン環^{へ の}酸 素添 加に よ り^ヘム を開 環^{さ せ}, ヒ リベ ルジ^ン,

一 酸 化 炭 素, 鉄が 生成さ れ る⁵⁾.

H O に は H O l互= ^{H O‑1}) と白0 2型 (^{H O‑2}) ^の2 種 類が存 在 す^るも

の の

, 全 く 異な^った単一一^{一コ ピー} 遺伝 子^に由 来し, ヌク レ オ チ ド 配 列ヤ^アミノ酸 構 成に お け る相 同性は極め て低^{い̀う)H卜1 1j.} H O^‑2 は構 成 的に合 成さ れ中 枢神 経 系や精 巣で優 位に存 在し, 糖 質コ ルナコ イ ド 以外^{の ス}ト^{レ ス}刺 激に は全 く 反応しな^い(5). 最 近で は H O^‑1遺 伝 子 発 現^の制御⁶⁾ や射 精^{7) への}関 与が解 明さ れ^{つ つ}

平 成1 0年^{1 1}月2 6 日受付, 平 成^{1 1} 年¹ 月²² 日受^理

A b br e viatio n s : b_p, ba s e p^air s;d N T P, de o xy^ribo n u cle otide tri_ph_{o sp}hate; F IT C,fl u o r e s c einis oth io cy^{a n a}te; H B ,

hep^{e s} bu触r; H O, he m e o xy g^{e n a s e};IL,inte rle ukin;L C L ,1_ym phobla stoid c ell lin e;P B S, Ph o sphate^‑buffe r ed s alin e; R T^･P C R,r e V e r S e tr an S C ribed^‑P C R_;T B S,

′什is^‑bufEe r ed s alin e

9 2 金

あるも^{の の}, 生 理 作 用は未だ不 明な点が多^い.

一 方, H O^‑1 は

従 来, 熱^ショ ッ クファ ミ リ ^{ー の 一} 員である熱シ^ョ ック蛋 白3 2 (^{he at‑Sho ck} p^{r o}tein 3 2) ^{と し て}も 知ら れ る^スト^{レ ス}誘 導 型^の抗 酸 化 酵 素^であり^{12 )}, 肝 脾な ど^の網 内 系 を 中 心^に体 内で普 遍 的に 存 在 する^5)6). H O^‑1 自 体に は直 接^の防 御 作 用は なく, 酸 化^ス ト レ ス に対し て は抗 酸 化 作 用や抗 炎 症 作 用^を有 す^る, ヘ ム分 解

の代 謝 産 物である ど リベ ルジン_, ^一 酸 化 炭 素ならび に 二次 産 生 物^であるフェ リ ナンが増 生さ れ る こ と で生体 防 御^に働^いてい

る^{1 3卜1 6).} 通 常^マクロ ファ ^ー ジ 以外での発現は検 出 限 界以 下 で ある が, ヘ ミ^ン17)18), 酸 化^{リ ボ}蛋 白^{1 9) な どの}酸 化^{ストレ スや} 高 熱^2(‑) だけでな く, 亜枇 酸^{1 2) に}代 表 され る重 金 属, 紫 外 線^Ⅰ2) や 可視 光線²¹⁾, 炎症 性サ イ ト カ イ^{ン2 2ユ}, エ ンド ト キ シ^{ン2 3)}, 低 酸 素²⁴⁾ など多 種に わ た る^ス ト^{レ ス}刺 激に より 短 時 間で数 十倍

レ ベ ルにまで発 現が増 強さ れ る. こ れ ら は E O^‑1遺 伝 子^のプロ

モ ^ー タ ^ー額 域に11 S F (he at^qsh_{o c}k n u cle ar fa ctoわ,A P^→1(a ctiv ato r p^{r o}tein^Tl), N F 〟B (^{n u cle a rfa cto r K B}) ^など^の制 御 因 子が結 合 す^{る こ と で}配 明 され て^いる^25卜2即. 以 上 か ら H O^‑1 は他^の熟^ショ

ックフ ァミ リ ^ー と同様^にストレス下 で急 速に発 現 すること で 生

体防御^に働^いているもの と考 え^{ら れ ている2 8卜31)}

最 近Po s s ら^{32)3 3)}は H O^‑1 ノック ア ウトマウスを 作 製^し, H O^‑1 欠損^{マウスは 一} 定^の過 齢^を超 え^{る と}巨大 分 子 群^の酸 化 傷 害, 組 織破 壊 な^{ら び に}慢 性 炎 症を自 然に発 症 する こ と, また貧 血 も 合 併^{し て}綱 内 系臓 器^での食 細 胞^と実 質細 胞 内^{へ の}鉄 沈 着 を き^たす

ことを 報 告し て^いる^{. こ}れ らの事実よりH O^‑1 欠損は単に^ス ト レス応答に対 する脆 弱 性だけで なく, 酸 化^ス ト^{レ ス}に よ ^って集 積し た細 胞 内 遊 離 鉄^の排 除と再 利 用^の障害が重 要である と し て いる^. し か しなが らこれまでヒト H O^‑1欠損 症^の報 告例はな く,

ヒトの ストレ ス応 答に お け る H O^‑1の生体 防 御 物 質と し ての役 割は不明 な 点が多^い.

今 回, 2歳^{2 ケ}月 時^より 強^い血 管 内皮 傷 害^を伴^{っ た}原 因 不 明

の慢 性 炎症が持 続し, 貧血, 低ビ リル ビ^ン血症, 肝 膿 大を認め て^いる 6歳の男 児に おいて, H O^‑1欠 損 を 同 定^し34), 患 者お よ び 患 者 家 族の細 胞^{レ ベ ル}での スト レ^ス応 答に お け る細 胞 傷 害^と H O^嶋1発 現と^の関連 性 を 評 価 する と同 時に, 患 者^の遺 伝 子^レベ ルでの変 異^の同 定な ら び に家 族 内保 因者^の診 断 を 試^み, 患 者 病 態との因果 関係 を検 討し た.

対 象^{お よ}び 方 法

L :対 象

対 象は金 沢 大 学 医 学 部 小 児 科^{に て}経 過 観 察 中^のH O^‑1欠 損 症 患 者^{お よ び}その家 族^の1家系^である( 囲¹)^. 患 者^以外^の家 族^は

いずれも 健 康^であ り, 母 親^{に は 2} 度^の流 産 歴がある^. 後 述^の検 査は全て家 族^への説 明お よ び同 意を得た 上 で実 施し た. 患 者病 歴は以下^の通 りである^.

患 者 ( 図¹ , Ⅱ^‑5) ^{: 2} 歳2 ケ月 時に弛 張 熱と全 身性^の紅斑^の 出 現があ り 近 医 を 受 診 した^. 明ら かな 身 体発 達遅 延があ り, 著 明 な 肝 腫 大を伴^っていた が牌 臓は触 知さ れなかった. 腹 部 超 音 波 検 査^{と99 mTc コ ロ イ}ド^{シンチ グ ラ}フ ィ ^ー か ら無 脾 症^と確 認さ れ た^. 血液 検 査で は著 明 な 白 血 球 増多(5 1,6 0 0//^∠l), 血小 板 増 多(²,2 6 0,0 0 0/〃1)^{, 血}液 凝 固 線洛 系^の克 進 (^{フ ィブ リ ノ ゲン1 0 9}

mg/dl, フ ィブ リ ノ ゲン分 解 産 物D ダイ^{マ ー} 1 8 6^.1 _iLg/d l, ト ロ ンビン ^ー ア^ンチ ト^{ロ ン}ビンⅠⅠⅠ複 合 体^{2 0 2.2} /^Jg/ ^L, プ ラ^スミ ン ^ー α 2プ ラ^ス ミ ^ンイ ^{ン ヒ}ビ タ ^ー 複 合 体2 2^.3 m g/d l, V O n

W illebr an d 因子 活 性 58 0 %, ト^{ロ ン}ボ^モジ^ュリ^ン1 2 F U/ml) ^お

よ び W H O 分 類でのⅤ型 高 脂^血症 (^血清 総^{コ レ ステロ ー ル 5 5 2}

m g/dl, ト リ グ^l) セ リ ド 6 3 8 mg/dl) を 認め た^. 血清^{フ ェ}リ チン

(^{78 0 n}g/^{d l}), 乳 酸 脱 水 素 酵 素 (^{1 7},7 4 0 I U/ U , ア^{ス パ ラ}ギ^ン酸 ア ミノ基転 移 酵 素 (^{4 4 2 I U}/ U ^は共に 上昇し て^いた が, ア ラ^ニ

ン アミノ基 転 移 酵 素は 正常 範 囲 内であ^っ た.

一 方, 小 球 性 低 色 素性 貧血 (赤 血 球^{1.4 8×1 0(}ソ_/^∠1, ヘモグロビン濃 度4^.9g/dl) が 持 続し血清^ハプ ト グ^ロビン濃 度^の上昇 (^{8 7 8 m} g/dl) を 認^{め てい} たの に対^{し て}, 血清^{ヘ ム}濃度^は異 常 高 値 (^{4 9 0}/^∠M) を^{, 血}清 稔 ビ リル ビンは低 値 (0^.1 ^‑ 0^.3 mg/dl) を推 移^{し ていた.} 経 過 中に

Co o mbs 試 験^が数 回施 行^{さ れ た が}直接, 間 接 共^に常^に結 果^は全

て陰 性であっ た^. インタ ^{ー ロ}イ キン(inte rle uk in,I L) ^‑6 は軽 度 高 値 を 示^{し た が}, 他の血 清^サイト カイ^ンはⅠし2, 腫 瘍 壊^死因子

a (^tu m o r n e c r o sisfa cto r^‑α), イ^ンタ ^{ー フ ェロ ン}_γ (inte rf tr o n^‑ γ) ^はいずれも正常範^{囲 内であっ た. また}紹 介 医^入院 時に開 腹 肝 なら び に腎 生 検が施 行さ れ た^. 肝 組 織で は グ リ^{ソ ン}鞘^への軽 度リ^{ン パ}球 浸 潤 を 認め た^のみ で線 維 化や脂 肪 変 性な ど は著 明で な か ^った. 腎 組 織^{で は}糸 球 体^は軽 度^メサ^ンギ ウ^ム基 質増 殖^を認 め るのみ であ^っ た が, 透 過 電 子 顕 微 鏡 像で は基 底 膜か らの血管 内 皮 細 胞 解 離^と内皮 細 胞下^の沈 着 物 を 認^{め た. ベ ルリン}青^{に よ} る鉄 染 色で は腎 尿 細 管, 肝 実 質 細 胞な ら び に Kupffe r細 胞に鉄 沈 着 を 認^{め た.} 開腹 生検 時^に左 季 肋^{下 に は}癒 痕 病 変 を 認^{め た が} 脾 臓と は同 定 困 牡であっ た^. 当 科 初 診 時^{か ら}経口^ステ^ロイ ド剤,

非^{ス テロイ ド}性 抗 炎 症 剤^の投 与^と定 期 的な 輸^{血 に よ る}治 療^が行 わ れ, 溶血性 貧血 の進 行 抑 制 まで に は至ら な か^った が全 身^の炎 症 反 応は比 較 的 良 好にコ ントロ ^ー ルさ れ, 重 篤 な 感 染^の合 併 も なく 経 過し て^いた^. し か し発 症か ら 4 年が経 過し た時 点^で慢 性 硬 膜下 血腫 を併 発し た^. 穿 頭 洗 浄 術は成功し た が, 術 後 経 過 中 に感 染^の合併^に続^{い て}, 突 如 心 肺 停 止^をきた し, 死 亡^{し た.} 患 者は病 理 解 剖 を 行^い, 現 在死亡原 因 を 究 明^{し ている.}

】l^. 方 法

1 . Epstein^qBa r r ウ イ^{ル ス}形 質 変 換^B 細 胞 株 Oymphobla stoid

c ell lin e,L CU ^の樹 立

イン フ ォ ^ー ムドコ ンセン トを 得た患 者, そ^の家 族お よ び 3 字Ⅰ

の健 常 者より^{ヘ パ} リ^ン加 末 梢 静 脈血 より^{フ ィ コ ー ル}ー^ハイ

パ ^ー ク (^{F ic oll‑H}y p^aqu e) 比 重 遠 心 法^{に て}分 離し た単 核 球 を

ⅠⅠ

1 2

3

メ

Fig^.1^. Ped igr e e with H O^‑1 d^e丘ci_{e n cy}.T he ar r O Windic ate s the Pr Oba nd ofthe p^ed ig^{r e e.} C ir cle s

,f_em ale s; Sq^{u a r e S, m a}le s; s mall cl_{o s e}d cir cle s,al) O rtio n s;half^･filled, the pate r n al o r m ate rn al hete r ozy g^Ote;負11ed,th e c o mp^{o 11 n}d hete r o zyg^ote.

鹿 野 軒 数 乳 瞥 温 乳 計