はじめに

ペルオキシゾーム増殖因子活性化受容体 perox-isome proliferator-activated receptor（PPAR）は，ステロイド甲状腺ホルモン受容体スーパーファミリーの核内受容体の一つであり，生体内においてペルオキシゾームが増殖する際の主要な転写因子を担い，種々の遺伝子を調節している．PPARは肝臓・腎臓・心血管・消化管に分布する PPAR-αに加えて，骨格筋に広く分布する PPAR-δ（β）型，および脂肪組織や脳に分布する PPAR-γの三つのサブタイプが知られている．これら PPARは図 1に示すような多岐にわたる作用を有し相互に関連している．PPARトライアングルの模式図1）（図 2）にあるように，それぞれの作用を持つ薬物は既に臨床の場で多く使用され，治療効果が確認されている．例えば，糖尿病薬のピオグリタゾンは PPAR-γ作用を有し，PPAR-αは高脂血症薬のフィブラート系薬剤であり，ベザフィブラートはPPAR-αと-δの両方の作用を持ち合わす．このようにPPARを活性化する薬剤は，高脂血症・糖尿病・肥満を同時に治療することが可能となり，国内外を問わず，PPARを活性化する薬剤の探索が盛んになされてきている．最近では本邦で開発されたEPA（イコサペント酸：魚油に多く含まれる多価不飽和脂肪酸）にPPAR-α・δ（β）・γの平衡状態を保持するような作用

があることがわかり注目されている．そもそも PPARのリガンドは体重の増減に深く関

わっており，摂食後は PPAR-γが作用し効率的に体内に脂肪を蓄え，空腹時は PPAR-α作用により脂肪がエネルギーに変換され消費される．この両者の作用のバランスが重要で，これが崩れると脳梗塞のリスク・ファクターである糖尿病・高脂血症・肥満を引き起こす．すなわち，糖尿病は PPAR-γ，高脂血症は α，肥満は δあるいは βに深く関与している（図 3）．PPARは自然界においても認められ，動脈硬化予防に効果があるといわれる赤ワインや大豆，青魚に PPAR作用を有することも解明されている．

PPAR-γと脳梗塞

PPARの中でも PPAR-γ agonist であるピオグリタゾンは，近年，脳梗塞再発の指標とされる PAI-1 や高感度 CRPを抑制することが報告2,3）され，多岐にわたる脳保護作用があることが示された．他にも，PPARγ agonist の抗動脈硬化作用は，メタボリックシンドロームの発症に関与することで知られるアディポネクチンを介し，炎症性サイトカインの tumor necro-sis factor-α（TNF-α），IL-1βを調節し，さらに接着因子である ICAM-1，VCAM-1 を抑制することが知られている．近年，低アディポネクチン血症が脳梗塞の再発予測因子として注目されており，我々も脳卒中の急性期に血中高分子アディポネクチンが変化することを報告した．PPAR-γ agonist であるピオグリタゾンがアディポネクチンを介して活性酸素消去酵素を上昇させることが解明され4），脳梗塞再発に対する予防効果が期待されている．

● シンポジウム 2 脳循環代謝制御に関連する物質―update―

4．PPARと脳循環代謝

島津 智一

（脳循環代謝 19：75～81，2007）キーワード：ペルオキシゾーム増殖因子活性化受容体，活性化酸素酵素，フリーラジカル，脳梗塞，ピオグリタ

ゾン

埼玉医科大学神経内科埼玉県入間郡毛呂山町毛呂本郷 38TEL：049―276―1208FAX：049―295―8055

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図1. Peroxisome Proliferator-activated Receptors（PPAR）の発現とその機能

図2. PPAR群と体重，血糖値，血中中性脂肪値との関係Rosi : Rosiglitazone, Pio : Pioglitazone, Tro : Troglitazone, Feno : Fenofibrate, Beza : Bezafibrate1）

図3. ―PPARと疾患の関係―　糖尿病はPPARγ，高脂血症はα，肥満はδあるいはβに深く関与している1）．　Rosi : Rosiglitazone, Pio : Pioglitazone, Tro : Troglitazone, Feno : Fenofibrate, Beza : Bezafibrate

2006 年 9 月に発表されたピオグリタゾンの大規模臨床試験のサブ解析により，ハイリスクの糖尿病患者においてピオグリタゾンが脳梗塞の再発を 47％も抑制することが明らかとなった5）．この成績は再発予防効果だけでなく，ピオグリタゾンがもつ脳保護作用も重要な因子と思われる．

PPAR-γの脳保護作用

脳には脳血液関門が存在し，ピオグリタゾンはPPAR-γ agonist の中でも脳血液関門を通過することが確認されている．我々は 2型糖尿病モデルであるOLETFを用いて，両側内頸動脈結紮および平均動脈血圧を 50 mmHgに 20 分間負荷した．全脳虚血後，

再灌流した 2時間後に脳を取り出し，ウェスタン・ブロットで脳内の PPARを測定した．結果，前頭葉・海馬・小脳すべての部位で PPAR-α，β，γは各々有意に低下（p＜0.05）していた（図 4）．そこで，脳へ移行性のあるピオグリタゾンを投与することで，糖尿病患者の脳で低下している PPAR-γが補正され脳保護的に働くか否かを，脳虚血に深く関わるフリーラジカルのNOを用いて検討した．つまり，2型糖尿病ラットにピオグリタゾンを用い脳虚血・再灌流前後の脳内NO産生に与える影響をみた（図 5）．負荷前の比較では，糖尿病モデルのOLETFはコントロール群のLETOに比して有意に海馬NO3－の産生量は低く，ピオグリタゾンを投与するとNO3－は増加し正常化するも，ピオグリタゾンを投与した LETOに対し有意な低値を示した（図 5②）．しかし，虚血・再灌流時の

脳循環代謝 第 19 巻 第 3号

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図4. 20分間脳虚血および再灌流2時間後のPPARsの蛋白発現

図5． 20分間脳虚血・再灌流前後のNO産生

比較では，ピオグリタゾンを投与したOLETFとLETOの間に有意差はなかった（図 5③）．これらの結果から糖尿病ラットでは，脳内 PPAR-γは低下しており，PPAR-γが脳虚血において重要なNO産生動態に影響を与え，ピオグリタゾン投与によって正常化させる可能性を示唆した．実験終了後に脳内の虚血細胞の検討と生存率を検討すると，糖尿病グループのピオグリタゾン治療群は Sham群に比し脳虚血損傷が軽く，生存率が高かった．この成績からも，特に糖尿病を有する患者は脳内の PPAR-γが低下しており，ピオグリタゾンを投与することで補正および脳保護的に働くと思われる．

PPAR-γと reactive oxygen species（ROS）

近年，糖尿病薬である PPAR-γは脳梗塞，アルツハイマー病，パーキンソン病，多発性硬化症などの脳疾患に対し，抗炎症作用や免疫抑制作用などを示したという報告がみられる6～9）．脳虚血は炎症性サイトカインなどにより神経細胞障

害を来すことが知られており9），PPAR-γは炎症性サイトカインやフリーラジカルの基質となるNADPHの産生を抑制することが解明されてきた10）．一方，血管内皮細胞を用いた実験で PPARγを活性させること

4．PPARと脳循環代謝

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図6. 脳虚血・再灌流モデルにおけるピオグリタゾンの脳梗塞縮小効果6）

で，CuZn-superoxide dismutase（SOD）は増加する．そこで我々は，ラットの中大脳動脈血栓モデルを用い，PPAR-γ agonist のひとつであるピオグリタゾンが脳虚血に与える機序について検討した6）．雄性 SDラットにピオグリタゾン 20 mg�kg を 4 日間前投与した治療群と対照群を用いた．1.0％ハロセン麻酔下に体温を 37℃に維持し，左大腿動脈にカテーテルを留置後，血圧・脈拍を連続的にモニターした．レーザー・ドップラー血流計プローブを右大脳表面に固定し，脳血流を測定した．中大脳動脈血栓モデルは小泉の方法に従い，先端をシリコンでコーティング（直径 0.35mm）したナイロン糸を右総頸動脈から挿入し，内頸動脈分岐部から 18 mmの位置に固定した．90 分虚血後に再灌流した群と非再灌流群を作製した．すなわち，一過性中大脳動脈閉塞グループとしてピオグリタゾン治療群と対照群，および永久中大脳動脈閉塞グループとしてピオグリタゾン治療群と対照群の計 4群

を用いて検討した．実験終了 24 時間後に安楽死させ直ちに脳を取り出した後TTC染色し，脳梗塞体積を測定した．別の実験系を設けてピオグリタゾンがSOD-1 の産生に与える影響についても検討を行った．ピオグリタゾン 20 mg�kg を 4 日間経口投与後，一過性中大脳動脈閉塞を 90 分施行後再灌流 2時間で，速やかに脳を取り出し凍結保存した．後日，脳内の SOD-1 を測定した．治療群と対照群 2群間でそれぞれ行った．脳梗塞縮小効果を認めた皮質（図 6A，B）において，フリーラジカル・スカベンジャーのひとつである SOD-1 が，ピオグリタゾン投与群で有意に高値を示した（図 7A）．ピオグリタゾンは核内受容体である PPAR-γを刺激

し retinoic acid X に結合し co-activator と共に PPREに作用して，図 8の如く転写をおこない，様々な標的遺伝子を調節している．我々の実験結果から，SOD-1を増加させることが脳虚血・再灌流において，重要な

脳循環代謝 第 19 巻 第 3号

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図7. 脳虚血・再灌流モデルにおける脳内SOD蛋白出現6）

A．梗塞巣側　SOD-1がピオグリタゾン投与群で有意に高値を示したB．非梗塞巣側

図8. PPAR-γの標的遺伝子と生理機能

脳保護作用の機序であると考えられた．我々が報告した後，図 9に示すごとく，PPAR-γ

ligand の脳梗塞縮小作用について次々と発表されている．さらに SOD1 以外のNADPHのサブユニットである p22 phox，p47phox，NOS，GPXを測ることによって，PPAR-γ agonist による脳梗塞縮小作用のメカニズムに reactive oxygen species への影響（図10），中でも SOD-1 蛋白量の増加が重要な一因を担っている可能性が示唆された．

最後に

PPAR α・β・γはお互いにバランスをとっており（図 2），それが崩れることで，糖尿病・高脂血症・肥満となり心血管イベントを引き起こす．近年大規模臨床試験が行われ，PPAR-γ agonist であるピオグリタゾンが PRO active のサブ解析5）によって糖尿病患者における脳梗塞再発を予防することが示された．また日本人を対象とした大規模無作為化比較試験であるJELIS では，PPARα・γ・βを平衡状態に保つ作用を持ったイコサペント酸エチルEPA-E が，脳卒中の再発を抑制することが明らかにされた．今後ますます，病態や薬効を PPAR側面より理解することで，既に臨床で広く用いられている様々な糖尿病薬・高脂血症治療薬・高血圧薬のもつ PPAR作用を有する薬剤を組み合わせることによって，新たな anti aging drugとしての治療戦略の開発が期待される．

4．PPARと脳循環代謝

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図9．PPARγ Ligandの脳梗塞縮小効果

梗塞の大きさPPARγ ligand

2005Stroke 縮小ピオグリタゾン著者ら6）2005Neuroscience縮小ピオグリタゾンSundararajan11）2005Eur．J．Neurosci.縮小ピオグリタゾンZhao，Y．12）2006Brain Res.縮小15d-PGJ2Ou，Z13）2006Eur．J．Neurosci．縮小ロジグリタゾンVictor，N14）2006J．Neurochem．縮小ロジグリタゾンLuo Y．15）2006Vasc．Biol．縮小15d-PGJ2Lin，T16）2006Eur．J．Pharmacol変化なしピオグリタゾンCollino17）2006J．Neuropathol縮小L-796， 449Pereira，M．P．18）2006FASEB J．縮小ピオグリタゾンZhao，Y．19）

図10. Reactive Oxygen Species

文 献1）井上郁夫：血管病 動脈硬化の成因と治療 PPARリガンドの抗動脈化作用．細胞 36 : 98―103, 2004

2）Pampanelli S et al : 64th ADA Scientific Meeting,June, 2004, Orlando.

3）Satoh N, Ogawa Y, Usui T, Tagami T, Kono S, UesugiH, Sugiyama H, Sugawara A, Yamada K, Shimatsu A,Kuzuya H, Nakao K : Antiatherogenic effect of piogli-tazone in type 2 diabetic patients irrespective of theresponsiveness to its antidiabetic effect. DiabetesCare 26 : 2493―2499, 2003

4）Adachi T, Inoue M, Hara H, Maehata E, Suzuki S : Re-lationship of plasma extracellular-superoxide dismu-tase level with insulin resistance in type 2 diabeticpatients. Journal of Endocrinology 181 : 413―417, 2004

5）Wilcox RG : Effect of Pioglitazone in stroke preven-tion in type 2 diabetes : a prespecified subgroupanalysis of PROactive. World Congress of Cardiology,Sep, 2006, Barcelona.

6）Shimazu T, Inoue I, Araki N, Asano Y, Sawada M,Furuya D, Nagoya H, Greenberg JH : A PeroxisomeProliferator-Activated Receptor-Y Agonist ReducesInfarct Size in Transient but not in Permanent Ische-mia. Stroke 36, 2005

7）Koivisto AM, Helisalmi S, Pihlajamaki J, Hiltunen M,Koivisto K, Moilanen L, Kuusisto J, Helkala EL, Han-ninen T, Kervinen K, Kesaniemi YA, Laakso M,Soininen H : Association analysis of peroxisomeproliferator-activated receptor gamma polymor-phisms and late onset Alzheimer’s disease in theFinnish population. Dement Geriatr Cogn Disord 22（5-6）: 449―453, 20068）Luna-Medina R, Cortes-Canteli M, Alonso M, SantosA, Martinez A, Perez-Castillo A : Regulation of inflam-matory response in neural cells in vitro by thiadia-zolidinones derivatives through peroxisomeproliferator-activated receptor gamma activation. JBiol Chem 280（22）: 21453―21462, 2005

9）Sundararajan S, Jiang Q, Heneka M, Landreth G :PPAR gamma as a therapeutic target in central nerv-ous system diseases. Neurochem Int 49（2）: 136―144,2006

10）Inoue I, Goto S, Matsunaga T, Nakajima T, Awata T,Hokari S, Komoda T, Katayama S : The ligands�acti-vators for peroxisome proliferator-activated receptoralpha（PPARalpha）and PPARgamma increase Cu2＋,Zn2＋-superoxide dismutase and decreasep22phox message expressions in primary endothelialcells. Metabolism 50 : 3―11, 2001

11）Sundararajan S, Gamboa JL, Victor NA, Wanderi EW,Lust WD, Landreth GE : Peroxisome proliferator-activated receptor-γ ligands reduce inflammation andinfarction size in transient focal ischemia. Neurosci-ence 130 : 685―696, 2005

12）Zhao Y, Patzer A, Gohlke P, Herdegen T, Culman J :The intracerebral application of the PPARγ-ligandpioglitazone confers neuroprotection against focalischemia in the rat brain. Eur J Neurosci 22 : 278―282, 2005

13）Ou Z, Zhao X, Labiche LA, Strong R, Grotta JC,Herrmann O, Aronowski J : Neuronal expression ofperoxisome proliferator-activated receptor-gamma

脳循環代謝 第 19 巻 第 3号

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Key words :

（PPARγ）and 15d-prostaglandin J2-mediated protec-tion of brain after experimental ischemia in rat. BrainRes 1096 : 196―203, 2006

14）Victor NA, Wanderi EW, Gamboa J, Zhao X, Aronow-ski J, Deininger K, Lust WD, Landreth GE, Sunda-rarajan S : Altered PPARγ expression and activationafter transient focal ischemia in rats. Eur J Neurosci24 : 1653―1663, 2006

15）Luo Y, Yin W, Signore AP, Zhang F, Hong Z, WangS, Graham SH, Chen J : Neuroprotection against focalischemic brain injury by the peroxisome proliferator-activated receptor-γ agonist rosiglitazone. J Neuro-chem 97 : 435―448, 2006

16）Lin TN, Cheung WM, Wu JS, Chen JJ, Lin H, Chen JJ,Liou JY, Shyue SK, Wu KK : 15d-Prostaglandin J2 pro-tects brain from ischemia-reperfusion injury. ThrombVasc Biol 26 : 481―487, 2006

17）Collino M, Aragno M, Mastrocola R, Gallicchio M,

Rosa AC, Dianzani C, Danni O, Thiemermann C, Fan-tozzi R : Modulation of the oxidative stress and in-flammatory response by PPAR-γ agonists in the hip-pocampus of arts exposed to cerebral ischemia�reper-fusion. Eur J Pharmacol 530 : 70―80, 2006

18）Pereira MP, Hurtado O, Cardenas A, Alonso-EscolanoD, Bosca L, Vivancos J, Nombela F, Leza JC, LorenzoP, Lizasoain I, Moro MA : The nonthiazolidinedionePPARγ agonist L-796, 449 is neuroprotective in ex-perimental stroke. J Neuropathol Exp Neurol 64 :797―805, 2006

19）Zhao Y, Patzer A, Herdegen T, Gohlke P, Culman J :Activation of cerebral peroxisome proliferator-actiavted receptors gamma promotes neuroprotectionby attenuation of neuronal cyclooxygenase-2 overex-pression after focal cerebral ischemia in rats. FASEBJ 20 : 1162―1175, 2006

AbstractPEROXISOME PROLIFERATOR ACTIVATED RECEPTOR and

CEREBRAL BLOOD FLOW & METABOLISM

Tomokazu ShimazuDepartment of Neurology, Saitama Medical University38 Hongo Moroyamamachi Irumagun Saitama, Japan

We have previously reported that the insulin-sensitizing agents, which target the nuclear receptor perox-isome proliferator-activated receptor-γ（PPAR-γ）agonist protect against cerebral injury by anti-oxidant mecha-nisms. The neuroprotective effect of a PPAR-γ agonist, pioglitazone induced CuZn-SOD（SOD1），suggesting thatPPAR-γ activation was involved as a mechanism of the protection against cerebral injury. We investigated theeffects of pioglitazone on the expression of the superoxide generating enzyme nicotinamide adenine dinucleo-tide phosphate（NADPH）oxidase in cerebral tissue. Our data showed that administration of pioglitazone dra-matically reduced infarction volume following brain ischemia and reperfusion. The brain was removed 2 h afterreperfusion, and tissue was obtained from the cortex of the ischemic hemisphere and examined for SOD1 andNADPH subunits and nNOS levels by Western blot. The level of SOD1 was increased in the cortex of treatedanimals. The ratio of the SOD1 protein level to the NADPH oxidase in the ischemic cortex was significantly in-creased by treatment with pioglitazone.

Conclusions : These data show that a PPAR-γ agonist increased the ratio of the SOD1 protein levels to theprotein level of NADPH oxidase. It suggests that the role of PPAR-γ is specific to events occurring duringreperfusion.

peroxisome proliferator-activated receptor（PPAR），superoxide dismutase（SOD），free radical,stroke, pioglitazone

4．PPARと脳循環代謝

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