甘草酸によるマチンの神経毒性軽減メカニズムの研究報告

背景紹介

マチン（Semen Strychni）はホミカ（Strychnos Nux-vomica）の乾燥した成熟種子から得られ、抗腫瘍、抗炎症、免疫抑制、神経興奮などの多様な薬理活性を持つことが発見されています（Zheng et al., 2012; Agrawal et al., 2011a, b; Rao and Prasad, 2013）。しかし、長期または過剰な使用は多臓器障害、特に神経毒性を引き起こし、臨床応用を制限しています（Chen et al., 2014; Philippe et al., 2004）。研究によると、マチンの主要な活性成分であるストリキニーネとブルシンは、主要な毒性成分でもあります（Wu et al., 2007）。特に、ストリキニーネの過剰摂取は大脳皮質の過度の抑制と呼吸筋の不随意収縮を引き起こし、最終的に心停止または窒息を引き起こす可能性があります（Philippe et al., 2004）。

研究目的

本研究の目的は、高移動度グループボックス1（HMGB1）のマチン誘発神経毒性における役割を探り、甘草酸（GA）の潜在的な緩和効果を評価することです。GAは天然の抗炎症および抗ウイルス成分として、急性および慢性肝炎などの治療に広く臨床で使用されています（Liu et al., 2012）。我々は、GAがHMGB1のリン酸化と放出を阻害することでマチンの神経毒性を軽減するという仮説を立てました。

論文の出典と著者

この論文はChangwei Yu、Yalan Xiangらによって執筆され、中南大学第二湘雅病院や湖南省婦幼保健院などの機関に所属し、2024年にJournal of Neuroimmune Pharmacologyで発表されました。

研究プロセス

実験材料

マチン（ロット番号201,022,891）は湖南省長沙市三湘有限公司から提供されました。実験動物はSPFグレードのSDラットで、湖南省SJA実験動物有限公司から提供されました。本研究は中南大学実験動物管理委員会の承認を得ています。

方法

薬材抽出

ホミカの種子を粉砕し、75%酸性エタノール溶液（pH 5、1:12、w/v）で12時間浸漬し、その後3回加熱還流を行い、各回1時間としました。ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮し、最終的に高性能液体クロマトグラフィー-紫外検出器（HPLC-UV-MS）で抽出物の組成を検出しました。

動物実験デザイン

48匹のラットを無作為に以下の4群（n = 12）に分けました： 1. 対照群：0.5%カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC-Na）溶液を腹腔内注射し、その後0.5% CMC-Na溶液を経口投与。 2. マチン中毒群（SS）：マチン抽出物（175 mg/kg）を腹腔内注射し、その後0.5% CMC-Na溶液を経口投与。 3. 低用量GA解毒群（SS + LGA）：マチン抽出物を腹腔内注射し、その後75 mg/kgのGAを経口投与。 4. 高用量GA解毒群（SS + HGA）：マチン抽出物を腹腔内注射し、その後150 mg/kgのGAを経口投与。

4日間投与後、サンプル収集と各種実験を行いました。

サンプル収集と処理

解剖時に心臓血を採取し、遠心分離して血清を得ました。完全に分離した脳組織を生理食塩水で数回洗浄し、その後ポリホルムアルデヒドに浸漬しました。

病理学的検査

Nissl染色、TUNEL染色、FJB染色を行いました。顕微鏡で観察し、画像を記録しました。

ELISAとタンパク質分析

ELISAを用いて血清中のACHE、MAO、HMGB1、TNF-α、IL-1βレベルを検出しました。Western blottingを用いて脳組織中のHMGB1、p-HMGB1、NF-κBなどのタンパク質を検出しました。

研究結果

甘草酸によるマチン誘発神経細胞損傷の緩和

• Nissl染色の結果、SS群ラットの海馬CA1領域の神経細胞数が著しく減少し、細胞の完全性が失われていました。GA処理後、神経細胞損傷が緩和されました。
• FJB染色の結果、SS群ラットのCA1およびCA3領域のFJB陽性細胞数が著しく増加しました。GA処理後、陽性細胞数が減少しました。
• TUNEL染色の結果、SS群ラットの皮質TUNEL陽性細胞が著しく増加しました。GA処理により陽性細胞数が減少しました。

甘草酸によるホミカ誘発神経代謝酵素障害の緩和

• SS群ラットの血清中ACHEとMAOレベルが著しく低下しました。GA高用量は有意にACHEとMAOレベルを上昇させ、GAがホミカによる神経伝達物質代謝障害を効果的に調節できることを示しました。

甘草酸によるHMGB1放出と核-細胞質移行の抑制

• SS群の血清中HMGB1レベルが著しく増加しました。GA処理によりHMGB1レベルが正常に戻りました。
• 免疫蛍光染色により、SS群の細胞核外に多量のHMGB1分布が見られましたが、GA処理によりHMGB1の細胞質への移行が減少しました。

甘草酸によるHMGB1と脱リン酸化酵素およびプロテインキナーゼとの相互作用の調節

• 免疫共沈降の結果、SS群でHMGB1とPP2Acの結合が減少し、PKCαとの結合が増加しました。GA処理によりHMGB1とPP2Acの結合が強化され、PKCαとの結合が減少しました。

甘草酸によるホミカ誘発炎症因子放出と炎症経路活性化の抑制

• SS群ラットの血清中TNF-αとIL-1βレベルが著しく上昇しました。GA処理により炎症因子レベルが有意に低下しました。
• MAPK経路のJNKとp38タンパク質のリン酸化レベルがSS群で著しく上昇しましたが、GA処理によりリン酸化レベルが低下しました。

研究結論と意義

本研究は、マチン誘発神経毒性がHMGB1のリン酸化と放出に関連していることを示しています。GAはHMGB1のリン酸化を抑制し、細胞質への移行を減少させることで、マチンによる神経毒性と炎症反応を軽減します。この発見は、GAの臨床におけるホミカ毒性緩和への使用に新たな理論的根拠を提供し、重要な科学的価値と応用の可能性を持っています。

研究のハイライト

• 本研究は、HMGB1のマチン誘発神経毒性における重要な役割を初めて系統的に説明しました。
• GAがHMGB1のリン酸化と炎症経路を調節することで神経毒性を軽減するメカニズムを提案し、検証しました。
• 新しい天然薬物GAの臨床での解毒応用の可能性を提供しました。

本研究を通じて、マチンの毒性に対する理解が深まり、効果的な解毒手段の可能性が見出されました。これは臨床安全性の向上に科学的根拠を提供しています。