JP6697861B2 - 新規なnadph酸化酵素活性化剤及びその製造方法、並びにnadph酸化酵素の活性化方法 - Google Patents

新規なnadph酸化酵素活性化剤及びその製造方法、並びにnadph酸化酵素の活性化方法 Download PDF

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Description

本発明は、新規なNADPH酸化酵素活性化剤及びその製造方法、並びにNADPH酸化酵素の活性化方法に関する。
NADPH酸化酵素は還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)を酸化して活性酸素種であるスーパーオキシドおよび過酸化水素を発生させる酵素である。ヒトではNox1から5およびDuox1,2がNADPH酸化酵素として知られており、Noxファミリーと呼ばれている。これらの酵素群から産生される活性酸素種はシグナル伝達分子として利用され、恒常性の維持をはじめとする様々な生体応答を誘導する。この酵素はNoxファミリーと呼ばれ、Nox1から5およびDuox1,2がヒトで知られている。この酵素は活性酸素種であるスーパーオキシドおよび過酸化水素を発生させ、これらを細胞のシグナルとして使用するための働きを行っていると考えている。
再表2004/089412号公報 特表2006−520326号公報 特表2010−521522号公報 特開2008−231060号公報
酸化ストレスの医学改定第2版p10−20、2014、株式会社診断と治療社 Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 2015 DOI: 10.1080/09168451.2015.1062715 Zhou et al. Analyt. Biochem. (1997) 253, 162−168. Moribe et al. PLOS Genet. (2012) 8, e1002957
活性酸素種は血圧上昇への関与・感染防御・甲状腺ホルモン合成など、体内の様々な場面で働いており、この酵素の働きの低下は、血圧異常・日和見感染・ホルモン異常を引き起こす危険性がある。そのため、NADPH酸化酵素を活性化する物質が求められている。特に、Duox2が産生する過酸化水素は甲状腺ホルモンの合成に必須であり、これが異常になると甲状腺機能異常になる(非特許文献1)。また、この酵素は呼吸器系や消化器系などの上皮細胞に存在し、それぞれの局所で感染防御の一旦を担っている。NADPH酸化酵素活性化剤の機能としては免疫強化・甲状腺機能正常化・血圧正常化が期待できる。これまでにNADPH酸化酵素阻害剤に関してはジフェニレンアイオドニウム(DPI)や多くの化合物が知られている(特許文献1から4)が、活性化剤についてほとんど研究されていない。そこでNADPH酸化酵素の働きを活性化でき、かつ安価で安全性の高い物質、方法が求められている。
ピロロキノリンキノン(以下、「PQQ」ともいう。)は、微生物から見出された補酵素分子であり、さまざまな機能が知られている(非特許文献2)。しかしながら、現在までに明らかにされているPQQの持つ多様な生理活性作用として、NADPH酸化酵素を活性化することは知られていない。
NADPH酸化酵素の活性は文献(非特許文献3,4)に記載の方法で定量することが可能である。この方法によってNADPH酸化酵素の活性化剤を探すことが可能になった。
本発明は、上記PQQを用いて、新規なNADPH酸化酵素活性化剤及びその製造方法、並びにNADPH酸化酵素の活性化方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、PQQが生体に与える影響について鋭意検討した。その結果、本発明者らがヒト細胞を用いて検討した結果、PQQが、NADPH酸化酵素の活性化に関与することが見出された。本発明は、当該知見によりなされたものである。
すなわち、本発明は以下に示すとおりである。
〔1〕
下記式(1)又は(3)で表される化合物又はその塩を含む、NADPH酸化酵素活性化剤であって、
前記NADPH酸化酵素が、ヒトDUOX1又はヒトDUOX2である、剤。

(上記式(1)及び(3)中、Rは、各々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の置換基、アルカリ金属を示す。)
〔2〕
前記式1で表される化合物がピロロキノリンキノンジナトリウムである、〔1〕に記載の剤。
〔3〕
NADPH酸化酵素であるヒトDUOX1又はヒトDUOX2を活性化させる剤の製造のための、下記式(1)又は(3)で表される化合物又はその塩の使用。

(上記式(1)及び(3)中、Rは、各々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の置換基、アルカリ金属を示す。)
本発明によれば、新規なNADPH酸化酵素活性化剤及びその製造方法、並びにNADPH酸化酵素の活性化方法を提供することができる。
実施例Aにおける過酸化水素発生量の測定結果を示す図である。 実施例Bにおける過酸化水素発生量の時間的変化を示す図である。 実施例CにおけるヒトDual Oxidase発現細胞における過酸化水素発生量の測定結果を示す図である。 実施例Dにおける過酸化水素発生量の時間的変化を示す図である。 実施例Dにおけるウエスタンブロットにて解析した結果を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
〔NADPH酸化酵素活性化剤〕
本実施形態のNADPH酸化酵素活性化剤は、下記式(1)、(2)、又は(3)で表される化合物又はその塩を含む。
(上記式(1)、(2)、及び(3)中、Rは、各々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の置換基、アルカリ金属を示し、R’は、炭素原子数1〜10の置換基を示す。)
本明細書において、「活性化」とは、特定の因子を上方調節することを指す。また、「上方調節」とは、例えば、あるシグナル又は作用因子に応答して、1つ又は複数の遺伝子、及びその結果としてのそれらの遺伝子によってコードされるタンパク質(複数可)の発現または活性が、増加すること指す。
以下、NADPH酸化酵素活性化剤において用いられ得る化合物又はその塩としては、上記式(1)、(2)、又は(3)で表される化合物又はその塩が挙げられる。塩としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属塩が挙げられる。このなかでも、ピロロキノリンキノンモノナトリウム塩、ピロロキノリンキノンジナトリウム塩、及びピロロキノリンキノントリナトリウム塩等のピロロキノリンキノンナトリウム塩が好ましく、ピロロキノリンキノンジナトリウムがより好ましい。このような塩を用いることにより、NADPH酸化酵素活性化効果がより向上する傾向にある。以下、下記式(1)、(2)、又は(3)で表される化合物及びその塩についてより詳細に説明する。
Rで示される炭素原子数1〜10の置換基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル、アリルが挙げられる。この中でも、合成の観点から、アルキルが好ましい。なお、Rで示される炭素原子数1〜10の置換基は、炭素原子のほか、酸素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子、リン原子を含んでもよい。
〔式(1)で表される化合物又はその塩〕
上記式(1)中、Rが全て水素原子である化合物は、酸化型ピロロキノリンキノンという。該酸化型ピロロキノリンキノンの塩としては、特に限定されないが、例えば、トリカルボン酸、トリカルボン酸ジ塩、トリカルボン酸モノ塩、トリカルボン酸トリ塩が挙げられる。塩としては、特に限定されないが、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩のようなアルカリ金属塩;カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩のようなアルカリ土類金属塩;アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩のようなカチオン性化合物との塩が挙げられる。
上記式(1)中、1つ以上のRが水素原子であることが好ましい。1以上のRが水素原子である化合物は、溶液中において塩をつくり、イオン性になるためにトリカルボン酸の形態よりも水溶性が向上する傾向にある。
上記式(1)で表される化合物又はその塩としては、特に限定されないが、例えば、酸化型ピロロキノリンキノン;酸化型ピロロキノリンキノンモノナトリウム、酸化型ピロロキノリンキノンジナトリウム、酸化型ピロロキノリンキノントリナトリウム、酸化型ピロロキノリンキノンジカリウム、酸化型ピロロキノリンキノントリカリウムのような酸化型ピロロキノリンキノンのアルカリ金属塩が挙げられる。
このなかでも、入手しやすさの観点から、酸化型ピロロキノリンキノンモノナトリウム、酸化型ピロロキノリンキノンジナトリウム、酸化型ピロロキノリンキノントリナトリウムのような酸化型ピロロキノリンキノンナトリウム塩が好ましい。
〔式(2)で表される化合物又はその塩〕
上記式(2)で表される化合物又はその塩は、ピロロキノリンキノンの誘導体である。R’で示される炭素原子数1〜10の置換基としては、特に限定されないが、例えば、アセチル基、エトキシ基、ケトアルキル、ヒドロキシアルキルが挙げられる。この中でも、安定性の観点から、アセチル基、ケトアルキル基が好ましい。なお、R’で示される炭素原子数1〜10の置換基は、炭素原子以外に酸素原子、窒素原子、水素原子、硫黄原子、リン原子を含んでもよい。
式(2)で表される化合物の塩としては、特に限定されないが、例えば、トリカルボン酸、トリカルボン酸ジ塩、トリカルボン酸モノ塩、トリカルボン酸トリ塩が挙げられる。塩としては、特に限定されないが、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩のようなアルカリ金属塩;カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩のようなアルカリ土類金属塩;アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩のようなカチオン性化合物との塩が挙げられる。
上記式(2)で表される化合物又はその塩としては、特に限定されないが、例えば、R’がアセチル基又はエトキシ基である、トリカルボン酸、トリカルボン酸ジナトリウム塩、トリカルボン酸トリナトリウム塩、トリカルボン酸ジカリウム塩、トリカルボン酸トリカリウム塩が挙げられる。
〔式(3)で表される化合物又はその塩〕
上記式(3)中、Rが全て水素原子である化合物は、酸価型ピロロキノリンキノンが還元されてできた還元型ピロロキノリンキノンという。還元型ピロロキノリンキノンの塩としては、特に限定されないが、例えば、トリカルボン酸、トリカルボン酸ジ塩、トリカルボン酸モノ塩、トリカルボン酸トリ塩が挙げられる。塩としては、特に限定されないが、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩のようなアルカリ金属塩;カルシウム塩、ストロンチウム塩、バリウム塩のようなアルカリ土類金属塩;アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩のようなカチオン性化合物との塩が挙げられる。
上記式(3)中、1つ以上のRが水素原子であることが好ましい。式(3)中1以上のRが水素原子である化合物は、溶液中において塩をつくり、イオン性になるためにトリカルボン酸の形態よりも水溶性が向上する傾向にある。
上記式(3)で表される化合物又はその塩としては、特に限定されないが、例えば、還元型ピロロキノリンキノン;還元型ピロロキノリンキノンモノナトリウム、還元型ピロロキノリンキノンジナトリウム、還元型ピロロキノリンキノントリナトリウム、還元型ピロロキノリンキノンジカリウム、還元型ピロロキノリンキノントリカリウムのような還元型ピロロキノリンキノンのアルカリ金属塩が挙げられる。
このなかでも、製造しやすさの観点から、還元型ピロロキノリンキノンモノナトリウム、還元型ピロロキノリンキノンジナトリウム、還元型ピロロキノリンキノントリナトリウムのような還元型ピロロキノリンキノンジナトリウムが好ましい。
式(1)、(2)、及び(3)で表される化合物のなかでも、NADPH酸化酵素活性化効果の観点から、酸化型ピロロキノリンキノンジナトリウム、還元型ピロロキノリンキノン、ピロロキノリンキノンモノメチルエステル、ピロロキノリンキノントリメチルエステルが好ましく、ピロロキノリンキノンモノメチルエステル、ピロロキノリンキノントリメチルエステルがより好ましい。
〔上記化合物又はその塩の製造方法〕
ピロロキノリンキノンの製造方法としては、特に限定されないが、例えば、有機化学的に合成する方法又は発酵法が挙げられる。このなかで発酵法とは、例えば、メタノール資化性を有し、かつピロロキノリンキノンを生産する能力を有する細菌を、炭素源としてメタノールを使用して培養することによりPQQを製造する方法である。
ピロロキノリンキノンの誘導体、具体的にはピロロキノリンキノンのエステル体等又はピロロキノリンキノンの塩(上記化合物又はその塩)は、このようにして得られたピロロキノリンキノンを出発物質として、常法に従って合成することができる。ピロロキノリンキノン及びその誘導体は、カラムクロマトグラフィー、再結晶法、又は溶媒抽出法等の通常の方法により、反応液中から分離、精製することができる。また、それらの同定には、元素分析、NMRスペクトル、IRスペクトル、質量分析等の各種手段が用いられる。
〔用途:PQQの使用〕
本実施形態は、NADPH酸化酵素活性化剤の製造のための、上記化合物又はその塩の使用を含む。
NADPH酸化酵素活性化剤は、ヒト用又は動物用の、食品、機能性食品、医薬品又は医薬部外品として使用することができる。ここでいう機能性食品とは、健康食品、栄養補助食品、栄養機能食品、栄養保険食品等、健康の維持あるいは食事にかわり栄養補給の目的で摂取する食品を意味する。具体的な形態としてはカプセル剤、タブレット、チュアブル、錠剤、ドリンク剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
医薬品用途としては、NADPH酸化酵素活性化剤は、経口投与、注射、皮膚吸収等の方法で使用することができる。経口投与の場合、NADPH酸化酵素活性化剤はハードカプセル、ソフトカプセル、錠剤の形で他の物質と混合して用いることができる。また、NADPH酸化酵素活性化剤は、その高い水溶性を利用して、飲料、点滴液、注射液として使用することもできる。さらに、NADPH酸化酵素活性化剤は乳化物と混合し、化粧用クリーム、ケーキに配合すること、または、米、麦の粉と混合も容易でそれを利用した食品に使用することができる。
NADPH酸化酵素活性化剤を研究用モデル生物である線虫に対して使用する場合は、培地中に混合する方法が挙げられる。具体的にはアミノ酸を多く含むペプトン、コレステロール、無機イオンを含む培地に、NADPH酸化酵素活性化剤を溶かし、その状態で生育するえさの大腸菌を介して、線虫に、NADPH酸化酵素活性化剤を、経口吸収、もしくは培地からの経皮吸収させることができる。培地中に混合する量としては、好ましくは1〜100mMであり、より好ましくは1〜15mMである。
NADPH酸化酵素活性化剤を動物に対して使用する場合、その投与量は、対象動物により変化する。対象動物が人である場合には、その投与量は、適用疾患、患者の年齢、性別又は体重、症状の重篤度、投与経路など、様々な要因により変化する。対象動物が人である場合においては、典型的には、体重約60kgの成人に対し、1日当たり0.25〜1000mg、好ましくは1〜250mg、より好ましくは10〜100mgのNADPH酸化酵素活性化剤が投与される。NADPH酸化酵素活性化剤は1日1回又は複数回投与することができる。NADPH酸化酵素活性化効果は、真核生物に有効であり、好ましくは動物である。
本実施形態のNADPH酸化酵素活性化方法によれば、血圧上昇への関与・感染防御・甲状腺ホルモン合成等、NADPH酸化酵素に関する症状及び疾患を改善することができる。
具体的な方法としては、特に限定されないが、例えば、上記NADPH酸化酵素活性化剤を動物又は患者に対して上記〔用途〕で記載したような方法により、治療又は処置を目的として投与する方法が挙げられる。すなわち、被検対象者又は動物に対し、NADPH酸化酵素活性化剤を投与することにより、被検対象者又は動物のNADPH酸化酵素を活性化する方法が挙げられる。
なお、本明細書で「動物」又は「患者」とは、鳥類、魚類、哺乳類などの脊椎動物、昆虫、線虫などの無脊椎動物に使用可能である。なお、本実施形態のNADPH酸化酵素活性化方法が治療方法に当たる場合には、対象動物からヒトを除く。
本明細書で「治療」又は「処置」とは、以下のものが挙げられるが特に制限されない。
(a)哺乳動物において病態が生じることを予防するステップ、具体的にはそのような哺乳動物が病態を罹患しやすいが、罹患しているとまだ診断されていない場合;
(b)病態を抑制するステップ、例えばその進行を止めるステップ;及び/又は
(c)病態を軽減するステップ、例えば病態の退行を所望の終点に至るまで生じさせるステップ、を含む哺乳動物における病態の処置を含む。治療は、疾患の症状の回復(例えば疼痛又は不快感の緩和)も含み、そのような回復は、疾患に直接効果を与える又は与えない場合がある(例えば原因、伝染、発現など)。
〔NADPH酸化酵素の活性化方法〕
本実施形態のNADPH酸化酵素活性化方法は、上記式(1)、(2)、及び(3)で表される化合物又はその塩を使用する。
具体的な活性化方法としては、特に限定されないが、例えば、上記NADPH酸化酵素活性化剤を動物に対して上記〔用途〕で記載したような方法により使用(投与)する方法が挙げられる。
NADPH酸化酵素活性化方法は、NADPH酸化酵素に関する症状及び疾患に有効である。より具体的には、血圧上昇への関与・感染防御・甲状腺ホルモン合成等に寄与し得る。また、NADPH酸化酵素活性化方法は、NADPH酸化酵素の発現及び/又は機能に関連する、疾患又は障害を、予防又は治療するために使用される。ここで疾患又は障害とは、NADPH酸化酵素の変異体又は正常なNADPH酸化酵素の、異常な発現及び/又は機能に関連するものを含む。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
本実施例で用いるPQQジナトリウム塩としては、三菱瓦斯化学製BioPQQを使用した。なお、その他の化合物については、特に断りがない限り、和光純薬製の試薬(特級)を用いた。また、PQQフリー体(塩を形成していないもの)はピロロキノリンキノンジナトリウム水溶液に濃塩酸を加えてpHを1としたときに析出した固体を乾燥することにより得た。
〔製造例1:PQQTME(PQQトリメチルエステル)〕
PQQフリー体32gを、30℃程度に加温したN,N−ジメチルホルムアミド300gに溶解させた。この溶液に炭酸カリウム30gを加え、硫酸ジメチル350gを混合すると30分後に溶液温度が50℃に上昇した。溶液温度が室温に下がったところで、炭酸カリウム30gをさらに混合した。この溶液を3日間室温で攪拌し、水1L中に得られた溶液を加え、2NHCl30gを混合した。溶液を濾過し、ろ物(PQQTME)をイソプロパノールで洗浄した。NMRの結果を以下に示す。
1H−NMR (CDCl):3.98ppm,4.01ppm,4.18ppm,7.49ppm,8.90ppm
〔製造例2:モノメチルPQQ〕
特開平5−70458に記載の方法を改良してモノメチルPQQを得た。具体的には、PQQTME4gをアセトニトリル400gに混合し、KCO5.5gを含む水400g溶液をこれに加えた。その後、2日間室温で混合し、得られた溶液に濃塩酸12.5gを加え、続いてエバポレーターでアセトニトリルを除去した。溶液中に析出した固体をろ過し、減圧乾燥して4.07gの固体を得た。NMRの結果を以下に示す。得られた固体のNMRは、文献(特開平5−70458)と一致した。
1H−NMR (dmso−d):3.87(Me)pmm,7.27pmm,8.61pmm
〔製造例3:還元型PQQ〕
PQQジナトリウム塩(三菱瓦斯化学製BioPQQ)3.0gと水1.2Lとを混合して水溶液を調製した。他方、アスコルビン酸30gと水120gと2N塩酸2.5gとを混合し、温度を12℃にした。ここに水溶液を2時間かけて攪拌しながら加えた。混合終了後、20℃で18時間攪拌した。得られた溶液に2N塩酸2.5gを混合し、1時間攪拌した。その後水溶液中に析出した固体を濾過し、2N塩酸5mL,50%エタノール,水8mLで洗った。減圧乾燥を室温20時間行い、下記式(6)で表される還元型ピロロキノリンキノンの含水結晶3.35g得た。
〔細胞によるNADPH酸化酵素活性の測定方法〕
細胞としてはヒトfibrosarcomaであるHT1080を用いた。過酸化水素の測定にはペルオキシダーゼ存在下で過酸化水素と反応し蛍光性のResorufinとなるAmplex red試薬(Life Technologies)を使用した。各遺伝子を安定的に発現する細胞株やAmplex redを用いた過酸化水素測定方法に関しては非特許文献3および4を元に実験を行った。試薬培地はナカライテスク特級を用いた。
まず、非特許文献3に従い、線虫Dual OxidaseであるBLI−3とその活性化に必要であるTSP−15およびDOXA−1を安定的発現する細胞株を作製した(細胞株A)。次いで、ヒトDual Oxidase 1とその活性化に必要であるDual Oxidase Activator 1、もしくはDual Oxidase 2とその活性化に必要であるDual Oxidase Activator 2を安定的発現する細胞株を作製した(細胞株B)。
細胞株A及びBを5×10/100μLの濃度で96穴黒色プレートにまき、ウシ血清10%を含むDulbecco’s modified Eagle medium (DMEM)培地にて一晩培養した。ネガティブコントロールとしては遺伝子を導入していないHT1080細胞を使用した。
緩衝液として、0.9mM CaCl、0.49mM MgCl、1g/L glucoseを含むダルベッコ組成Phosphate buffered saline (D−PBS)、あるいは10mM HEPES pH7.4を含むHanks balanced salt solution(HBSS)を用意した。
培養後、培地を除き、上記緩衝液で細胞を数回洗浄した。そして、終濃度50μM Amplex red、0.1U/mL horseradish peroxidase (HRP)を含む緩衝液に、各測定濃度でサンプルを加え、37℃で1時間培養した。ヒトDual Oxidaseにはカルシウム刺激が必要であるため、終濃度1μMとなるようにionomycinを加えた。
波長544nmの励起光を照射し、波長590nmの蛍光を測定した。なお、各実験で予め濃度の分かっている過酸化水素水を用いて標準検量線を作製した。そして、各ウェルの蛍光値から培養上清中に存在する過酸化水素濃度を検量線を用いて換算した。
〔実施例A〕
〔実施例A1:ピロロキノリンキノンジナトリウム10μMでのNADPH酸化酵素発現細胞〕
線虫のNADPH酸化酵素であるDual Oxidaseの遺伝子BLI−3と、BLI−3と結合しその活性化に必要であるテトラスパニンをコードするtsp−15遺伝子と、Dual Oxidase 活性化蛋白質をコードするdoxa−1遺伝子を共発現させたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にピロロキノリンキノンジナトリウム10μMを添加して、過酸化水素発生量を測定した。その結果、過酸化水素が11.8μM発生していた,一方、これらの遺伝子群を発現していないHT1080細胞(non−trf)では、過酸化水素が2.2μM発生していた。
〔比較例A1:ピロロキノリンキノンジナトリウムを添加しないNADPH酸化酵素発現細胞〕
実施例A1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)に添加物は加えず、過酸化水素発生量を行った。その結果、過酸化水素が1.9μM発生していた。
〔比較例A2:イミダゾロキノンを添加したNADPH酸化酵素発現細胞〕
実施例1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にイミダゾロキノン10μMを添加して、過酸化水素発生量を測定した。その結果、過酸化水素が2.5μM発生していた。
上記実施例A1及び比較例A1の結果より、細胞に対してピロロキノリンキノンジナトリウムを添加すると、細胞が通常で発生している過酸化水素量の5倍以上の過酸化水素が発生することが分かった。また、上記実施例A1及び比較例A2の結果より、ピロロキノリンキノンの類似体であるにもかかわらず、イミダゾロキノンは過酸化水素発生を促進する効果はほぼないこともわかった。
〔実施例A2:ピロロキノリンキノンジナトリウム50μMにおけるNADPH酸化酵素発現細胞〕
実施例A1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にピロロキノリンキノンジナトリウム50μMを添加して、過酸化水素発生量を測定した。その結果、過酸化水素が12.4μM発生していた。一方、これらの遺伝子群を発現していないHT1080細胞(non−trf)では、過酸化水素が3.4μM発生していた。
〔実施例A3:NADPH酸化酵素阻害剤 DPI添加時〕
実施例A1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)に、ピロロキノリンキノンジナトリウム50μMと、NADPH酸化酵素阻害剤(DPI)とを添加して、過酸化水素発生量を測定した。その結果、過酸化水素が0.9μM発生していた。
上記実施例A2とA3を比較するとNADPH酸化酵素阻害剤により過酸化水素の発生が大きく阻害されていることがわかった。この結果は、本実施形態のNAPH酸化酵素活性化剤がNADPH酸化酵素を活性化していることを示している。
〔実施例A4−7:濃度を変えた実験〕
実施例A1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にピロロキノリンキノン0.1〜2.5μMを添加して、各々の細胞の過酸化水素発生量を測定した。
その他、HT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にピロロキノリンキノン0〜50μM又はイミダゾロキノン0〜50μMを添加して、各々の細胞の過酸化水素発生量を測定した結果、HT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にピロロキノリンキノン50μM又はイミダゾロキノン50μMとNADPH酸化酵素阻害剤(DPI)とを添加した結果、及び、HT1080細胞(TSP/DOX/BLI)にNADPH酸化酵素阻害剤(DPI)のみを添加した結果を図1にまとめて示す。
〔実施例A8−15、比較例A3,4〕
NADPH酸化酵素であるDual Oxidaseの遺伝子BLI−3と、BLI−3と結合しその活性化に必要であるdoxa−1遺伝子、を発現させたHT1080細胞(DOX/BLI)を用意した。HT1080細胞(DOX/BLI)にピロロキノリンキノンジナトリウム0〜50μMを添加して、各々の細胞の過酸化水素発生量を測定した。また、比較例A3として、ピロロキノリンキノンジナトリウムを添加していない細胞の過酸化水素発生量を測定し、比較例A4として、ピロロキノリンキノンジナトリウムに代えてイミダゾロキノン0〜50μMを添加した細胞の過酸化水素発生量を測定した。その結果を図1に示す。このHT1080細胞(DOX/BLI)においても、ピロロキノリンキノンジナトリウムは過酸化水素の発生を促進することがわかった。
その他、HT1080細胞(DOX/BLI)にピロロキノリンキノン0〜50μM又はイミダゾロキノン0〜50μMを添加して、各々の細胞の過酸化水素発生量を測定した結果、及び、HT1080細胞(DOX/BLI)にピロロキノリンキノン50μM又はイミダゾロキノン50μMとNADPH酸化酵素阻害剤(DPI)とを添加した結果を図1にまとめて示す。
また、HT1080細胞(non−trf)にピロロキノリンキノン0〜50μM又はイミダゾロキノン0〜50μMを添加して、各々の細胞の過酸化水素発生量を測定した結果、及び、HT1080細胞(DOX/BLI)にピロロキノリンキノン50μM又はイミダゾロキノン50μMとNADPH酸化酵素阻害剤(DPI)とを添加した結果を図1にまとめて示す。
〔実施例B〕
〔実施例B1〜4、比較例B1:時間変化の影響〕
実施例1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)を使用して、ピロロキノリンキノンジナトリウムの濃度に応じた過酸化水素発生量の時間変化、及び、ピロロキノリンキノンジナトリウムとNADPH酸化酵素阻害剤(DPI)とを添加したときの過酸化水素発生量の時間変化を測定した。その結果を図2に示す。図2に示すとおり、非常に短時間で過酸化水素の発生が起こっていることがわかった。これはNADPH酸化酵素の活性をピロロキノリンキノンが直接増加させている可能性が高いことを示している。酵素の活性化方法としてはその酵素の発現量を上げる方法もあるが、本実施形態では、PQQが直接、酵素機能を上げていることがわかる。
〔実施例C〕
ヒト由来のDual Oxidase1とその活性化に必要なDual Oxidase Activator 1遺伝子を発現したHT1080細胞(D1A1)を用意した。同時にDual Oxidase2と、その活性化に必要なDual Oxidase Activator 2遺伝子と、を発現したHT1080細胞(D2A2)も用意した。HT1080細胞(D1A1)及びHT1080細胞(D2A2)それぞれに対して、ピロロキノリンキノン0〜50μMを添加して、各々の細胞の過酸化水素発生量を測定した。また、ピロロキノリンキノン又はイミダゾロキノンと、NADPH酸化酵素阻害剤(DPI)とを添加した細胞の過酸化水素発生量、及び、ピロロキノリンキノンに代えてイミダゾロキノン0〜50μMを添加した細胞の過酸化水素発生量を測定した。その結果を図3に示す。この結果からもわかるように、ピロロキノリンキノンは濃度依存的に過酸化水素を発生させており、ヒトの遺伝子でもNADPH酸化酵素を活性化させていることがわかる。
〔実施例D〕
実施例1で用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)を使用して、ピロロキノリンキノンジナトリウムの濃度に応じた過酸化水素発生量の時間変化、及び、ピロロキノリンキノンジナトリウムとタンパク質合成阻害剤(シクロヘキシミド、CHX)10μg/mlを添加したときの過酸化水素発生量の時間変化を測定した。その結果を図4に示す。図4に示すとおり、タンパク質合成阻害剤により過酸化水素産生促進は阻害されないことから、ピロロキノリンジナトリウムは新規タンパク合成を促進しているのではないことが示唆される。
実施例Aで用いたHT1080細胞(TSP/DOX/BLI)およびその比較例HT1080細胞(non−trf、nTrf)、実施例Cで用いたHT1080細胞(D1A1)、HT1080細胞(D2A2)にピロロキノリンジナトリウム10μMを添加して1時間培養後の細胞抽出液(lysate)からBLI−3、TSP−15、DOXA−1、ヒトDUOX1、ヒトDUOX2、ヒトDUOXA1、ヒトDUOXA2の細胞膜上の発現量をウエスタンブロットにて解析した結果を図5(A)と(B)に示す。また細胞表面分子を細胞膜非透過性のビオチンで標識し、ストレプトアビジン担体にてプルダウンした沈降物(StAv)をそれぞれの抗体でブロットし、細胞表面発現量として解析した結果も併せて示す。細胞内在性コントロール分子としてGAPDHを、細胞表面コントロール分子としてNaKATPaseを示す。いずれもピロロキノリンジナトリウム非添加(−)および添加サンプル(+)に差が見られないことから、ピロロキノリンジナトリウムはこれらの過酸化水素合成酵素やその機能関連タンパク質のタンパク合成を促進しているのではないことが示唆される。
〔実施例E〕
〔実施例E1−3、比較例E1−2:PQQ誘導体によるNADPH酸化酵素の活性化〕
実施例1で用いたBLI−3の細胞(TSP/DOX/BLI)にPQQ誘導体10μM又はアスコルビン酸若しくはイミダゾロキノン(IPQ)10μMを添加して、過酸化水素発生量を測定した結果を表1に示す。表1に示すとおり、PQQ誘導体においてもNADPH酸化酵素の活性化が認められた。
還元型PQQ、モノメチルPQQ、PQQTMEは過酸化水素を発生する能力を有している。これらの物質は生体内でピロロキノリンキノンに戻ることが予想され、細胞への吸収性、初期構造の差で過酸化水素発生力が変わっている。これと対照的に過酸化水素を発生させる可能性があるといわれるアスコルビン酸では発生していなかった。また、キノンが壊れているIPQでは微量であり、酵素活性機能はないことが分かった。
本発明のNADPH酸化酵素活性化剤及びNADPH酸化酵素を活性化する方法は、食品、医薬品などの用途において産業上の利用可能性を有する。

Claims (3)

  1. 下記式(1)又は(3)で表される化合物又はその塩を含む、NADPH酸化酵素活性化剤であって、
    前記NADPH酸化酵素が、ヒトDUOX1又はヒトDUOX2である、剤。

    (上記式(1)及び(3)中、Rは、各々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の置換基、アルカリ金属を示す。)
  2. 前記式1で表される化合物がピロロキノリンキノンジナトリウムである、請求項1に記載の剤。
  3. NADPH酸化酵素であるヒトDUOX1又はヒトDUOX2を活性化させる剤の製造のための、下記式(1)又は(3)で表される化合物又はその塩の使用。

    (上記式(1)及び(3)中、Rは、各々独立して、水素原子、炭素原子数1〜10の置換基、アルカリ金属を示す。)
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