サルメテロール(β2刺激剤)の筋細胞への作用

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サルメテロールを始めとするβ2刺激剤は、筋量増加効果がありドーピング禁止薬の1つです。頻脈等の合併症はありますが、サルコペニア治療薬の候補の1つです。このサルメテロールの作用をin vitroで検討した論文を引用します。in vitroではアポトーシスを誘発してしまっていますが、実際の臨床では筋量は増加しています。このメカニズムが気になるところです。

 

Med Sci Sports Exerc. 2011 Dec;43(12):2259-73. doi: 10.1249/MSS.0b013e3182223094.

Effects of salmeterol on skeletal muscle cells: metabolic and proapoptotic features.

Duranti, et al.

 

サルメテロールの骨格筋での作用; 代謝とアポトーシスから。

 

目的: サルメテロールは、β2アドレナリン受容体作動薬で、喘息やCOPDの治療に用いられる。スポーツでは、高容量を用いることにより機能を促進する薬として用いられる。β作動薬の乱用は副作用があるだろうが、サルメテロールの骨格筋に対する作用の分子機構は未だはっきりしないs

 

方法: サルメテロールの分化及び増殖の作用(0.1μM10μM)をL6C5C2C12細胞株を用いて評価した。代謝の効果は、グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ (NADP+)(解糖系/糖新生を構成する酵素)、乳酸脱水素酵素(嫌気性解糖系の最終段階である乳酸  ピルビン酸の反応を触媒する酵素)、クエン酸合成酵素(糖酸化過程において中心的な役割を果たす酵素の一つで、クエン酸回路(クレブス回路とも呼ばれる)の最初の段階に関わっている)、3-OH acyl-CoA dehydrogenase、アラニン トランスグルタミナーゼ(タンパク質とタンパク質をつなぎ合わせる活性) の活性を見た。 細胞毒性とアポート-シスは、MTSアッセイ、トリパンブルー色素排除試験法(青色のトリパンブルー色素が生細胞には取り込まれないことを利用し、生きている細胞と死んだ細胞を顕微鏡下で区別する手法)TUNEL assayterminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling assay(アポトーシスに伴って切断されたDNAの末端をラベルする方法です。酵素TdTを用いてDNA末端にビオチン標識dUTPを結合させ、さらにFITC-アビジン複合体を結合させて蛍光顕微鏡で観察したりFACSで測定)、ウェスタンブロット、免疫蛍光染色で評価した。

 

結果: 

トリパンブルー色素排除試験法

Fig1 MTSアッセイで細胞増殖が低値の理由は、10μMで死亡した細胞が多いから。

Fig2 6日目以降から、有意差をもって、コントロールよりもsalmeterol投与群の方が生存率が低い。

Fig3 10μM 6時間 salmeterolに暴露。

ブラッドフォード法: Bradford method。タンパク質定量法。 クマシーG250は、単独の酸性溶液では465nmに可視光の吸収極大を持ち褐色を呈するが、タンパク質に結合すると吸収極大が595nmに移動し青色に見えることを利用。

GAPDH: 解糖系/糖新生を構成する酵素、LDH: 乳酸脱水素酵素(嫌気性解糖系の最終段階である乳酸 ピルビン酸の反応を触媒する酵素)、CS: クエン酸合成酵素。好気性解糖の指標。HAD: 好気性脂肪代謝の指標。

ALT: アミノ酸代謝の指標。 (タンパク質とタンパク質をつなぎ合わせる活性) 

 短期間の治療でも、好気性代謝が活性化されていた。 GAPDHCSHADALTがコントロールより上昇。 逆にLDHは減少。 

Fig4 Hoechst: DNAを染色TUNEL assay : アポトーシスに伴って切断されたDNAの末端をラベルする方法です。蛍光顕微鏡で観察。 

中期の高濃度Salmeterolにより、細胞分裂が休止し、アポトーシスが増える。

Fig5 アポトーシスのパスウェイ 

外因性パスウェイ:細胞表面の細胞死レセプターとcapsase8

内因性パスウェイ:  capsase9とミトコンドリアを介し、PARP, Bcl-2蛋白の活性、Smac/DIABLOパスウェイを活性化する。  

Fig6 アポトーシスに際し、ミトコンドリアは局在と形状を変える。 Smac/DIABLOは通常ミトコンドリアにある。これを免疫染色した。

A Smac/DIABLO 通常の細胞はクモの巣状に染まるのに対し、Salmeterol治療後、Smac/DIABLO 細胞質全体に観察され、ミトコンドリアは核の周りに集中している。

B Smac/DIABLO の観察された細胞数。

 

結語として 6時間のサルメテロールの治療が筋肉細胞の代謝活性に効果的だ。 しかし、容量、時間依存的に細胞毒性がある。 中長期の使用は内因性のアポトーシスパスウェイを活性化させ、細胞毒性を発揮する。

 

 

自己紹介

飛田 哲朗 Tetsuro Hida

現在米国に留学中。

脊椎外科医の仕事の傍ら、サルコペニアの研究をしています。

 

 

好きなテレビ:

未来世紀ジパング

 

池上彰さんが出る回とか、最高ですね。テレ東経済番組の面白さは安定してます。

 

好きな映画:

アメリカのSF映画。遺伝子エリートと雑草魂の葛藤がたまりません。同じアンドリュー・ニコル監督の「In Time(タイム)」もいいですね。

 

息子の難病の治療法開発を試みる銀行家の父の、実話を元にした物語。熱意と戦略がそろえば誰でも治療法開発に携われる可能性があるんですね。

Follow-up of 89 asymptomatic patients with adrenoleukodystrophy treated with Lorenzo's oil

論文のラストオーサーが父親。

 

 

NYのイタリアンレストランのある一夜が舞台。料理漫画の傑作「バンビ〜ノ!」全巻がこの1本に詰め込まれたような中身の濃さ、事件だらけです。イタリア料理好きにはたまらない数々の料理、ガーリックオイルが恋しくなります。

 

好きな飲み物:


最近はアメリカのマイクロブリュワリーと呼ばれる小規模ビール工房の地ビールにはまっています。Ballast Point という醸造所のSculpin (Indian Pale Ale)というとても味が濃くてフルーティな種類のビールがお気に入りです。

 

 

 

リンク

朝日新聞、 「筋肉少なく肥満、高齢者の1割 名大、北海道の323人分析」(平成26年6月3日夕刊)

八雲町での疫学調査を取り上げていただきました。

名古屋テレビ UP! 注目ニュース「サルコペニア肥満」

2013年8月2日に放送された内容です。僕の研究を取り上げていただきました。とてもわかりやすくまとまっています。

 

リハビリテーション栄養・サルコペニア(筋減弱症)

サルコペニアのエビデンスが集積しています。勉強になります。

 

整形外科 論文ナナメ読み (JBJSなどなど)

JBJSの要約がまめに更新されています。抄読会のネタ探しにぴったりです。

整形外科医のための英語ペラペラ道場

英語論文を書く際の道しるべです。