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    所員による研究レポート

    レポートNo.011  植物由来フラボノイドであるシリビニンの機能（産学共同研究）

    カテゴリ：研究レポート　

    レポートNo. シリビニンは、UV-B（紫外線B波）照射により皮膚細胞が受ける損傷の予防および修復効果を促進する（シリビニンをめぐる共同研究について）
    011

    概要

    　シリビニン（silibinin）は、ヨーロッパ原産、キク科の二年草であるマリアアザミ（別名 オオアザミ等、英名 milk thistle、学名 Silybum marianum）の主に種子から抽出されるシリマリン（silymarin）の主要な活性成分です。シリビン（silybin）という名称でも知られています。マリアアザミは、ヨーロッパや中国でおよそ2000年にわたり、肝臓疾患の治療に用いられてきた生薬です。近年、有効成分の精製方法や細胞に対する作用機序の解明が進み、肝臓だけでなく、多様な臓器の保護作用、抗炎症作用、抗酸化作用など、様々な薬理作用があることが報告されています（文献1-3）。
    　細胞は、実験系における細胞周囲の微小環境、すなわち培地に含まれる液性因子や培地のpH、接着する足場の状態などの要因に影響を受けます。細胞接着の足場に、コラーゲン、ラミニンなどの細胞外マトリックス成分を用いる三次元培養法は、用いない場合よりも生体環境に近い実験条件と考えられています（文献4）。
    　ニッピ（以下「当社」）では、細胞培養実験で足場となるコラーゲン、ラミニンなどの存在や状態が、細胞挙動に影響を与える現象を研究しています（ニッピ バイオマトリックス研究所 研究レポートNo. 002、No. 008、文献5、6）。例えば、細胞は接着する足場の状態に依存して薬剤の効き方が異なることが知られています（cell adhesion mediated drug resistance; CAM-DR, 細胞接着仲介薬剤耐性）（文献7）。
    　池島喬教授（瀋陽薬科大学、中国遼寧省）は、長年、多方面にわたる抗炎症性薬物の研究を進めてきました。なかでも天然物由来のシリビニンに着目しています。約十数年前に、林利彦東京大学名誉教授（当研究所 特別客員研究員）との知己を得て、林教授が長年研究されているコラーゲンに興味を抱きました。そして、コラーゲンやゼラチン存在下でシリビニンを作用させて細胞を培養したときに細胞が受ける影響を詳細に検証すべく、細胞外マトリックスの研究を行っていた当社研究所との共同研究が始まりました。この共同研究により、シリビニンが細胞に与える作用の多くにおいて、コラーゲン存在下では独自の影響が生じることが見出され、また、新規のシリビニン作用機序も発見しています。
    　我々はこれらの知見に関して共同で論文報告や学会発表を行っており、池島研究室からは、数十人におよぶ学生が博士号や修士号の学位を取得し、研究者として活躍しています。
    　シリマリンは、シリビニン、イソシリビニン、シリクリスチン、シリジアニンの４つを主要な成分とする複数のフラボノイド類の混合物です（文献1-3、図1）。また、シリビニンは2つのジアステレオマー（注1）、シリビニンAおよびシリビニンBのほぼ等モル比の混合物であることが知られています（文献8、図2）。

                  

    図1  マリアアザミの種子から抽出されるシリマリン類



    図2  シリビニンAおよびBの逆相HPLCによる分離とフォトダイオードアレースペクトル
    ジアステレオマー異性体はほぼ同じスペクトルを示しますが（HPLC図内）、HPLCカラムで分離されます。


    　マリアアザミは経験的に、毒素から肝臓を保護する作用をもつことが示唆されてきましたが、化学的な研究が進むにつれ、その抽出物、シリマリンの中でも特に、シリビニンに強い効果があることがわかってきました（文献1-3）。
    　シリビニンは、肝臓に対する効果だけでなく、ヒト前立腺ガン細胞（文献9）、ヒト乳腺ガン細胞（文献9、10）、ヒト大腸ガン細胞（文献11）、ヒト肺ガン細胞（文献12）、ヒト皮膚ガン細胞（文献13）など多くの種類のガン細胞の実験系で、細胞増殖抑制、上皮間葉転換（EMT）誘導抑制、場合によってはアポトーシス誘導などの抗ガン作用を示すことが報告されています。
    　また、直接の抗ガン作用の他に、化学予防（chemoprevention）(文献11、14)、すなわちガンを発症する前にシリビニンをあらかじめ摂取しておくと、シリビニンの持つ抗炎症作用でガンの発症が抑制されることや、補完代替医療（complementary and alternative medicine; CAM）（文献15、注２）に応用できる可能性があります。さらに、シリビニンの肝臓保護作用は、抗ガン剤の副作用軽減にもつながることが期待され、多角的かつ発展的な研究に値する成分といえます。
    　シリビニンの作用に関する池島教授と当社の共同研究は現在も継続中で、肝臓疾患やガンの治療に限らず、血糖値の維持に重要なインスリン産生の増加作用（文献16）、「脳の糖尿病」といわれるアルツハイマー病（文献17）やパーキンソン病（文献18、19）モデルマウスの治療にも有効であることを示しました。
    また、悪性腫瘍細胞に効果があるだけでなく、正常な皮膚細胞への過剰なUV-B（紫外線：波長280–320 nm）照射が及ぼす細胞損傷に対し、予防や回復効果を示すこともわかってきました。
    　過剰なUV-Bを照射されたヒト皮膚細胞（線維芽細胞や表皮角化細胞）には、細胞老化（注３）、細胞死（アポトーシス 注４）などの損傷が誘導され、皮膚の炎症を惹起します。アポトーシスを誘導するUV-B照射条件下で、ヒト皮膚線維芽細胞を培養する際にシリビニンを添加すると、アポトーシスが抑制されます。同様の現象は、表皮角化細胞株（HaCaT）の培養でも見ることができます。我々は、シリビニンの添加によりUV-B照射に依存する細胞損傷の予防および損傷からの回復が促進される作用機序に関して、2021年度に２報の論文報告を行いました（文献20、21）。
    　シリビニンはファイトエストロゲン（植物性エストロゲン）の一つで、その作用機序は、エストロゲン受容体（estrogen receptor; ER）に結合してエストロゲン様の作用を示し、かつ、ERの発現量と細胞内局在を制御することによると考えられます。エストロゲンは女性ホルモンの一種で、その濃度に依存して皮膚の恒常性維持やヒト性別の身体的特徴、免疫反応などに影響を与えます（文献22）。エストロゲンは、通常ERを介して細胞に作用するため、ER発現量はエストロゲンの活性を顕著に反映します。ERは核内および細胞膜に存在しており、その局在によって作用が異なります。ERには２つのアイソフォームERαとERβがあり、この２つは細胞増殖に亢進・抑制の逆の作用を有することもありますが、細胞機能調節上の共通点があります。ただし、臓器および細胞（細胞膜あるいはオルガネラ）での分布、生物学的・病理学的な機能などの点では異なります（文献23）。UV-B照射（アポトーシス誘導）条件下で、線維芽細胞およびHaCaTで発現しているERsを検出すると、シリビニン添加によりERα、ERβ両方の発現量および核内移行量が増加していました。また、siRNA法でER発現を抑えると、シリビニンのアポトーシス抑制効果が減衰することから、シリビニンはERs発現量および核内移行量を増加させることで、皮膚をUV-Bから保護していることが示唆されました（文献20、図3）。エストロゲンの生理作用は複雑ですが、加齢によりエストロゲンを含む各種女性ホルモンの作用が弱まると、皮膚のハリが失われる、骨粗しょう症になりやすくなる、などの影響があることが知られており、ERの適正な活性化はアンチエイジングに有効と考えられます。



    図3  シリビニンはUV-B照射した皮膚細胞に誘導されるアポトーシスを、ER（エストロゲン受容体）発現制御、および細胞内局在を介して抑制します。


    　判明したもう一つの作用機序は、Hippoシグナル伝達経路の下流で働く転写共役因子YAP（Yes-associated protein）とシリビニンの直接的な結合による活性制御です。Hippoシグナル伝達経路は、器官サイズの制御や細胞増殖、ガン抑制、さらに細胞分化制御などに関与する経路で、広範囲にわたる生体の形態形成や機能維持に重要な影響をもたらします。YAPは多くの分子と相互作用することが知られており、活性制御はユニークかつ複雑で、リン酸化および細胞内局在と、さらに相互作用する因子により制御されています。YAPは、細胞にDNA損傷などのストレスがある場合は、核内で転写因子p73と相互作用して細胞にアポトーシスを誘導する一方、転写因子TEADなどと相互作用する場合は、細胞増殖に関与する遺伝子の転写を活性化してアポトーシス抑制に寄与するなど、相互作用する分子に依存して相反する制御を行うこともあります。p73はガン抑制遺伝子産物p53の相同分子で、アポトーシス誘導因子として機能します（文献24）。我々は、UV-B照射（アポトーシス誘導）条件下で、HaCaTおよび線維芽細胞にシリビニンをあらかじめ処理しておくと、シリビニンがYAPと直接相互作用し、YAPの核内移行を阻害して細胞のアポトーシス誘導を抑制することを見出しました。一方、UV-B照射によりYAP-TEAD系の活性は影響を受けませんでした。これらの結果から、シリビニンのもつ皮膚細胞の保護作用は、YAPとp73発現量および核内移行のバランスに影響をもたらし、アポトーシスを抑制することに伴って発揮されると考えています（文献21、図4）。



    図4  シリビニンはUV-B照射した皮膚細胞に誘導されるアポトーシスを、YAPの発現量、細胞内局在およびp73との相互作用を制御して回避します。


    　ERあるいはYAP-p73経路を介した２つの作用機序からも、シリビニンは皮膚細胞が持つUV-Bに対処する複数の防御機構を制御していることが示唆されました。現在は、UV-B照射に起因する鉄イオン依存性細胞死亡（フェロトーシス）のシリビニンによる抑制効果を解明すべく共同研究が進んでいます。

    　シリビニンは様々な種類の細胞に対して抗炎症、抗酸化作用を示す興味深いファイトケミカル（注５）で、性別を問わずアンチエイジング効果が期待できます。さらに興味深いことに、マラソンなど過度の運動による脳海馬領域の損傷（老化やアポトーシス）も軽減できることが動物実験で示されています（文献25）。
    　マリアアザミはブタクサやヨモギなどと同じキク科植物であり、アレルギーを考慮する必要があるものの、一般的に安全性は高いと考えられ（注6）、内服も外用も可能です。当社はこの共同研究の成果を役立て、シリビニンの薬効を活用してウエルネス（注7）な社会づくりに貢献していきたいと考えています。
    注1        
    		 　ジアステレオマー（diastereomer）：分子の異性体のひとつ。立体異性体のうち、鏡像異性体（エナンチオマー）でないものをいう。
    注2
    		 　補完代替医療：米国の国立補完代替医療センターは、この医療を“現段階では通常医療と見なされていない、さまざまな 医学・健康管理システム、施術、生成物質など”と定義しています。すなわち、補完代替医療は、いわゆる民間療法と呼ばれているものであり、自己判断・自己責任で行う医療を指します。
    「四国がんセンター」ウェブサイトより抜粋。
    https://shikoku-cc.hosp.go.jp/cam/camwhat/index.html
    注3        
    		 　細胞老化（cellular senescence）：細胞分裂するという能力が次第に衰えて（老化して）、細胞分裂できなくなること。　
    井出利憲「細胞の運命IV 細胞の老化」サイエンス社（2006）より抜粋。
    注4                        　アポトーシス（apoptosis）：多細胞生物の体を構成する細胞の死に方の一種で、個体をより良い状態に保つために積極的に引き起こされる、管理・調節された細胞の自殺、すなわち、プログラムされた細胞死（狭義にはその中の、カスパーゼに依存する型）のこと。ネクローシス（necrosis）の対義語。
    「アポトーシス」（2022年11月9日 (水) 21:45 UTCの版）『ウィキペディア日本語版』より抜粋。
    https://ja.wikipedia.org/wiki/アポトーシス
    注5 　ファイトケミカル（phytochemical）：植物中に存在する化合物であるとされる。一般的には「身体機能維持には必要とされず、健康に影響を与えるかもしれない植物由来の化合物」を意味する用語として使用されている。
    「ファイトケミカル」（2022年5月15日 (日) 05:20 UTCの版）『ウィキペディア日本語版』より抜粋。
    https://ja.wikipedia.org/wiki/ファイトケミカル
    注6 　厚生労働省ウェブサイト『「統合医療」に係る 情報発信等推進事業』eJIM参照。
    https://www.ejim.ncgg.go.jp/pro/overseas/c04/35.html
    注7
    		 　ウエルネス（wellness)：世界保健機関（WHO）が国際的に提示した、「健康」の定義をより踏み込んで、そして広範囲な視点から見た健康観を意味する。1961年に、アメリカの医学者、Halbert L. Dunn, M.D. によって提唱され、ウエルネスの用語が作られた。より平易な言葉で言うならば、生活科学として、運動を適宜日常生活に取り入れながら、健康的に日々の暮らしを送ろうと言う主旨で提唱された概念である。
    「ウエルネス」（2021年3月18日 (木) 16:46 UTCの版）『ウィキペディア日本語版』より抜粋、一部改変。
    https://ja.wikipedia.org/wiki/ウエルネス

    参考文献

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