β-NF

薬理学発表実習1 ヘキソバルビタール代謝
（担当者）
・データ分析
井筒、岩坪、宇佐美、喜多、久保（武）、澤井、杉本（雅）、
田口（真）、辻（裕）、牧野、森田（成）、山下（淳）
・P-450考察
大西、大山、賀屋、久保（卓）、高、辻（泰）、服部、平井、
広瀬、藤本、宮本、山下（貴）
ヘキソバルビタール代謝
目次
Ⅰ．実習データとその解析
１．Introduction
２．ヘキソバルビタール水酸化活性の変動
①フェノバルビタール（PB）前処理
②β-ナフトフラボン（β-NF）前処理
③性差
３．SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）
〈質疑応答〉
Ⅱ．P-450について
１．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
チトクロームP450はほとんどすべての生物に存在し、
異物（薬物）代謝においては主要な酵素である。動物では
主に肝臓に存在し、NADPHの存在下で基質を水酸化する。
予めフェノバルビタールやβ-ナフトフラボンを投与した
マウスでＰ４５０の活性がどのように変化するか調べる。ま
た、性差によりＰ４５０の活性がどのように違うか調べる。
チトクロームP４５０とは何か？
・別名CYP。脂溶性薬物を水溶性に変え排泄しや
すくする肝細胞内（主に小胞体すなわちミクロソー
ム）に存在する薬物代謝酵素。蓄積すると毒になる
ものが多い。例えば、フェノバルビタールやポリ塩
化ビフェニルなど。
・ヒト体内においては主なものは１１種類存在し
（CYP1A2、2C9、2C19、2D6、3A4etc）、全部で約
100種存在する。また、細菌から植物、哺乳動物に
至るほとんど全ての生物に存在し、全部で700種以
上の存在が知られている。また、体内においては
電子伝達系において主要な役割を果たしている。
・肝臓の他に腎、消化管、副腎、脳、皮膚など
ほとんど全ての臓器に少量ながら存在する。
・構造としては、分子量約45000~60000であり、
約500のアミノ酸残基からなり、活性部位にヘ
ムを持つ。
２．ヘキソバルビタール
水酸化活性の変動
結果
（control）
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
性別
♂
♂
♂
♂
♂
体重（g）
300
300
255
285
320
肝重量（g）
14.85
14.27
12.29
13.85
16.74
肝重量/体重
0.0495 0.0476 0.0482 0.0485 0.0523
吸光度、代謝率
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
no1
no2
0.381
0.361
0.332
0.492
0.327
0.334
0.427
0.465
0.573
0.592
re1
re2
b
0.142
0.139
0.057
0.146
0.105
0.028
0.108
0.140
0.012
0.371
0.351
0.228
0.255
0.584
0.155
no平均
re平均
0.371
0.141
0.332
0.126
0.331
0.124
0.446
0.361
0.583
0.255
代謝率
0.73
0.68
0.67
0.39
0.77
タンパク量、比活性
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
タンパク濃度
（μg/ml）
4500
3490
3208
4554
5156
タンパク量（mg）
0.72
0.56
0.51
0.73
0.83
反応時間（分）
40
40
40
40
40
0.00161
0.00279
比活性（μmol/分
/mg protein）
0.00305 0.00365 0.00392
サンプル4
サンプル5
結果
（PB）
PB、♂
サンプル1 サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
性別
♂
♂
♂
♂
♂
体重（g）
240
240
260
240
280
肝重量（g）
13.28
13.68
14.96
15.02
18.43
0.0553 0.0570 0.0575
0.0625
0.0658
肝重量/体重
吸光度、代謝率
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
no1
no2
re1
re2
0.338
0.349
0.152
0.179
0.341
0.361
0.120
0.112
0.402
0.565
0.337
0.261
0.406
0.384
0.313
0.297
0.446
0.447
0.391
0.351
b
no平均
re平均
0.008
0.344
0.166
0.023
0.351
0.116
0.228
0.484
0.299
0.233
0.395
0.305
0.220
0.447
0.371
代謝率
0.53
0.72
0.72
0.56
0.33
タンパク量、比活性
control、♂
サンプル1
タンパク濃度
（μg/ml）
3046
タンパク量（mg）
反応時間（分）
比活性（μmol/分
/mg protein）
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
2300
7710
6717
6294
0.49
0.37
1.23
1.07
1.01
20
20
20
20
20
0.00310
0.00198
0.00704 0.00991 0.00351
① PB前処理
P-450含量（nmol/mg protein)
HB水酸化酵素活性
control
PB
β-NF
(nmol/min/nmol P-450）
1A1
0.04
0.04
1.41
0.9
1A2
0.03
0.03
0.57
0.5
2A1
0.15
0.1
0.12
0.5
2B1
0.03
1.27↑
0.04
42.7
2B2
0.07
0.92↑
0.04
8.2
2C6
0.36
0.69
0.26
4.5
2C7
0.093
0.083
0.048
0.5
2C11（♂）
1.2
0.49↓
0.33
22.6
2C12（♀）
0.01
0.01
0.01
1
2C13（♂）
0.086
0.013
0.026
1.1
2E1
0.066
0.037
0.026
0.5
変化量が多く、酵素活性の大きいものに注目する
p-450含量（nmol/mg protein)
HB水酸化酵素活性
control
PB
β-NF
(nmol/min/nmol P-450）
2B1
0.03
1.27
0.04
42.7
2B2
0.07
0.92
0.04
8.2
2C11（♂）
1.2
0.49
0.33
22.6
（変化量）×（酵素活性）
=（1.27-0.03）×42.7+（0.92-0.07）×8.2+（0.49-1.2）×22.6
=43.872
＋の値が出たので、PB処置後、
比活性は増加すると考えられる。
肝重量/体重
7.000E-02
6.000E-02
5.000E-02
肝重量/体重
平均
4.000E-02
Control
PB
4.95×10-2
5.53×10-2
2.000E-02
4.75×10-2
5.70×10-2
1.000E-02
4.82×10-2
5.75×10-2
4.86×10-2
6.26×10-2
5.23×10-2
6.58×10-2
4.92×10-2
5.97×10-2
3.000E-02
0.000E+00
control
PB
肝重量/体重
7.000E-02
＊＊
6.000E-02
5.000E-02
t検定（両側）
4.000E-02
3.000E-02
P=0.000934（<0.05）
2.000E-02
1.000E-02
0.000E+00
control(100%　n=5)
SD=1.858×10-2
PB(121% n=5)
SD=4.382×10-2
比活性
1.200E-02
比活性
1.000E-02
Control
PB
3.05×10-3
7.04×10-3
3.65×10-3
9.91×10-3
6.000E-03
3.92×10-3
3.51×10-3
4.000E-03
1.61×10-3
3.10×10-3
2.79×10-3
1.98×10-3
8.000E-03
2.000E-03
0.000E+00
control
平均
3.00×10-3
PB
5.11×10-3
比活性
7.000E-03
6.000E-03
t検定（両側）
5.000E-03
P=0.230（>0.05）
3.000E-03
4.000E-03
2.000E-03
1.000E-03
0.000E+00
control(100%　n=5)
SD=0.903×10-2
PB(170% n=5)
SD=3.283×10-2
結果
（control）
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
性別
♂
♂
♂
♂
♂
体重（g）
300
300
255
285
320
肝重量（g）
14.85
14.27
12.29
13.85
16.74
肝重量/体重
0.0495 0.0476 0.0482 0.0485 0.0523
吸光度、代謝率
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
no1
no2
0.381
0.361
0.332
0.492
0.327
0.334
0.427
0.465
0.573
0.592
re1
re2
b
0.142
0.139
0.057
0.146
0.105
0.028
0.108
0.140
0.012
0.371
0.351
0.228
0.255
0.584
0.155
no平均
re平均
0.371
0.141
0.332
0.126
0.331
0.124
0.446
0.361
0.583
0.255
代謝率
0.73
0.68
0.67
0.39
0.77
タンパク量、比活性
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
タンパク濃度
（μg/ml）
4500
3490
3208
4554
5156
タンパク量（mg）
0.72
0.56
0.51
0.73
0.83
反応時間（分）
40
40
40
40
40
0.00161
0.00279
比活性（μmol/分
/mg protein）
0.00305 0.00365 0.00392
サンプル4
サンプル5
結果
（β-NF）
β－NF、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
性別
前処置
体重（g）
肝重量（g）
肝重量/体重
♂
♂
♂
β－NF
β－NF
β－NF
280
295
280
18.06
18.39
16.92
0.0645
0.0623
0.0604
吸光度、代謝率
β－NF、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
no1
no2
0.572
0.565
0.590
0.603
0.547
0.593
re1
0.330
0.296
0.315
re2
b
no平均
0.395
0.128
0.569
0.258
0.130
0.597
0.300
0.136
0.570
re平均
0.330
0.277
0.308
代謝率
0.54
0.68
0.60
タンパク量、比活性
β－NF、♂
サンプル1
サンプル2
タンパク濃度
（μg/ml）
5264
5735
5064
タンパク量（mg）
0.84
0.92
0.81
反応時間（分）
40
40
40
比活性（μmol/分
/mg protein）
サンプル3
0.00193 0.00224 0.00224
② β-NF前処理
P-450含量（nmol/mg protein)
HB水酸化酵素活性
control
PB
β-NF
(nmol/min/nmol P-450）
1A1
0.04
0.04
1.41↑
0.9
1A2
0.03
0.03
0.57
0.5
2A1
0.15
0.1
0.12
0.5
2B1
0.03
1.27
0.04
42.7
2B2
0.07
0.92
0.04
8.2
2C6
0.36
0.69
0.26
4.5
2C7
0.093
0.083
0.048
0.5
2C11（♂）
1.2
0.49
0.33↓
22.6
2C12（♀）
0.01
0.01
0.01
1
2C13（♂）
0.086
0.013
0.026
1.1
2E1
0.066
0.037
0.026
0.5
変化量が多く、酵素活性の大きいものに注目する
HB水酸化酵素活性
p-450含量（nmol/mg protein)
control
PB
β-NF
(nmol/min/nmol P-450）
1A1
0.04
0.04
1.41
0.9
2C11（♂）
1.2
0.49
0.33
22.6
（変化量）×（酵素活性）
=（1.41-0.04）×0.9+（0.33-1.2）×22.6
=－18.389
－の値が出たので、 β-NF処置後、
比活性は減少すると考えられる。
肝重量/体重
7.000E-02
肝重量/体重
Control
β-NF
6.000E-02
5.000E-02
4.000E-02
4.95×10-2
4.76×10-2
6.45×10-2
3.000E-02
4.82×10-2
6.23×10-2
2.000E-02
-2
6.04×10-2
1.000E-02
4.85×10
0.000E+00
5.23×10-2
Avg
4.92×10-2
control
6.24×10-2
β-NF
肝重量/体重
7.000E-02
＊＊
6.000E-02
t検定（両側）
5.000E-02
P=0.00079（<0.05）
3.000E-02
4.000E-02
2.000E-02
1.000E-02
0.000E+00
control(100%　n=5)
SD=0.00186
β-NF(127% n=3)
SD=0.00204
比活性
4.500E-03
比活性
4.000E-03
3.500E-03
Control
β-NF
3.05×10-3
3.65×10-3
3.000E-03
2.500E-03
2.000E-03
1.93×10-3
1.500E-03
1.000E-03
3.92×10
-3
2.24×10-3
1.61×10
-3
2.24×10-3
5.000E-04
0.000E+00
control
2.79×10-3
Avg
3.00×10-3
β-NF
比活性
2.14×10-3
4.000E-03
3.500E-03
3.000E-03
t検定（両側）
P=0.0983（>0.05）
2.500E-03
2.000E-03
1.500E-03
1.000E-03
5.000E-04
0.000E+00
control(100%　n=5)
SD=0.000903
β-NF(71% n=3)
SD=0.000179
結果
（control）
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
性別
♂
♂
♂
♂
♂
体重（g）
300
300
255
285
320
肝重量（g）
14.85
14.27
12.29
13.85
16.74
肝重量/体重
0.0495 0.0476 0.0482 0.0485 0.0523
吸光度、代謝率
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
サンプル4
サンプル5
no1
no2
0.381
0.361
0.332
0.492
0.327
0.334
0.427
0.465
0.573
0.592
re1
re2
b
0.142
0.139
0.057
0.146
0.105
0.028
0.108
0.140
0.012
0.371
0.351
0.228
0.255
0.584
0.155
no平均
re平均
0.371
0.141
0.332
0.126
0.331
0.124
0.446
0.361
0.583
0.255
代謝率
0.73
0.68
0.67
0.39
0.77
タンパク量、比活性
control、♂
サンプル1
サンプル2
サンプル3
タンパク濃度
（μg/ml）
4500
3490
3208
4554
5156
タンパク量（mg）
0.72
0.56
0.51
0.73
0.83
反応時間（分）
40
40
40
40
40
0.00161
0.00279
比活性（μmol/分
/mg protein）
0.00305 0.00365 0.00392
サンプル4
サンプル5
結果
（性差）
性差、♀
サンプル1
サンプル2
サンプル3
性別
前処置
体重（g）
肝重量（g）
肝重量/体重
♀
♀
♀
性差
性差
性差
206
208
220
8.48
8.1
9.51
0.0412
0.0389
0.0432
吸光度、代謝率
性差、♀
サンプル1
サンプル2
サンプル3
no1
no2
0.383
0.402
0.471
0.400
0.402
0.484
re1
0.292
0.354
0.337
re2
b
no平均
0.336
0.056
0.393
0.292
0.057
0.436
0.418
0.060
0.441
re平均
0.314
0.323
0.378
代謝率
0.23
0.30
0.17
タンパク量、比活性
性差、♀
サンプル1
サンプル2
サンプル3
タンパク濃度
（μg/ml）
7860
7980
6570
タンパク量（mg）
1.26
1.28
1.05
反応時間（分）
比活性（μmol/分
/mg protein）
60
60
60
0.00037 0.00047 0.00031
③ 性差
P-450含量（nmol/mg protein)
HB水酸化酵素活性
control
PB
β-NF
(nmol/min/nmol P-450）
1A1
0.04
0.04
1.41
0.9
1A2
0.03
0.03
0.57
0.5
2A1
0.15
0.1
0.12
0.5
2B1
0.03
1.27
0.04
42.7
2B2
0.07
0.92
0.04
8.2
2C6
0.36
0.69
0.26
4.5
2C7
0.093
0.083
0.048
0.5
2C11（♂）
1.2
0.49
0.33
22.6
2C12（♀）
0.01
0.01
0.01
1
2C13（♂）
0.086
0.013
0.026
1.1
2E1
0.066
0.037
0.026
0.5
♂、♀特有のP450に注目する
p-450含量（nmol/mg protein)
HB水酸化酵素活性
control
PB
β-NF
(nmol/min/nmol P-450）
2C11(♂)
1.2
0.49
0.33
22.6
2C12(♀)
0.01
0.01
0.01
1
2C13（♂）
0.086
0.013
0.026
1.1
♂特有のP450のHB活性の合計=1.2×22.6＋0.086×1.1
=27.2146
♀特有のP450のHB活性の合計=0.01×1
=0.01
よって♂の方が比活性が高くなると予想できる。
肝重量/体重
6.00E-02
肝重量/体重
Control
♀
5.00E-02
4.00E-02
3.00E-02
4.95×10-2
4.76×10-2 4.12×10-2
4.82×10-2 3.89×10-2
4.85×10-2 4.32×10-2
5.23×10-2
2.00E-02
1.00E-02
0.00E+00
control
♀
肝重量/体重
6.000E-02
5.000E-02
4.000E-02
-2
Avg 4.92×10
-2
4.11×10
3.000E-02
2.000E-02
1.000E-02
t検定（両側）
P=0.00630（<0.05）
0.000E+00
control
♀
標準偏差:♂0.00186 、♀ 0.00214
比活性(μmol/min/mg protein)
4.500E-03
4.000E-03
3.500E-03
3.000E-03
2.500E-03
2.000E-03
1.500E-03
1.000E-03
5.000E-04
0.000E+00
比活性
Control
♀
3.05×10-3
3.65×10-3
3.92×10-3
1.61×10-3
0.370×10-3
0.470×10-3
0.310×10-3
control
♀
比活性(μmol/min/mg protein)
-3
2.79×10
4.000E-03
3.000E-03
Avg 3.00×10-3
0.384×10-3
2.000E-03
＊
1.000E-03
t検定（両側）
P=0.00274（<0.05）
0.000E+00
control
♀
標準偏差:♂ 0.000903、 ♀ 0.000077
表にあるものを全て計算すると･･･
control
3.09×10－2(µmol/min/mg protein)
PB
7.61×10－2(µmol/min/mg protein)
β‐NF
1.23×10－2(µmol/min/mg protein)
♀
0.369 ×10－2(µmol/min/mg protein)
3.ＳＤＳポリアクリルアミドゲル
電気泳動
タンパク質を分子量によって分画する。
実験操作
4日間の実習で測定に使用した試料から、10
種類を選択。
Laemmli sample buffer にタンパクを加え、
濃度が1mg / ml となるように調製する。
加熱処理した後、各試料を 9μl ずつ各レーン
に入れる。
200V で 35 分間電気泳動。
marker
分子量
(kDa)
100
75
50
37
25
12/6 12/6 12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
control ♀
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB PB
シトクロムP-450はどのあたりに
バンドを作るのか？
CYP
分子量
1A1
53.0 kDa
1A2
55.5 kDa
2B1
49.0 kDa
2B2
51.0 kDa
2C11
50.0 kDa
2C12
49.0 kDa
2C13
48.0 kDa
marker
分子量
(kDa)
100
75
50
37
25
12/6 12/6 12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
control ♀
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB PB
肝のミクロソーム中にどの程度
含まれているのか？
CYP
1A1
1A2
2B1
2B2
2C11
2C12
2C13
P-450含量(nmol/mg protein)
PB
β-NF
Control(♂)
0.04
0.04
1.41
<0.03
<0.03
0.57
0.03
1.27
0.04
0.07
0.92
0.04
1.20
0.49
0.33
<0.01
<0.01
<0.01
0.086
0.013
0.026
プロトコールP7参照
肝のミクロソーム中にどの程度
含まれているのか？
アミノ酸配列から求めた分子量
CYP
1A1
1A2
2B1
2B2
2C11
2C12
2C13
分子量
59.4 kDa
58.3 kDa
55.9 kDa
55.9 kDa
57.2 kDa
55.9 kDa
55.9 kDa
肝のミクロソーム中にどの程度
含まれているのか？
1mgのタンパクに含まれるシトクロムP-450は、
Control:
(59.4×0.04+58.3×0.03+55.9×0.03
+55.9×0.07+57.2×1.20+55.9×0.01
+55.9×0.086)×10-9×6.02×1023
×1.66×10-18 = 83.7×10-3 mg
(83.7×10-3 / 1.00)×100 = 8.37%
＊1kDa=106 / (6.02×1023) mg
=1.66×10-18 mg
肝のミクロソーム中にどの程度
含まれているのか？
1mgのタンパクに含まれるシトクロムP-450は、
PB:
(59.4×0.04+58.3×0.03+55.9×1.27
+55.9×0.92+57.2×0.49+55.9×0.01
+55.9×0.013)×10-9×6.02×1023
×1.66×10-18 = 156×10-3 mg
(156×10-3 / 1.00)×100 = 15.6%
＊1kDa=106 / (6.02×1023) mg
=1.66×10-18 mg
肝のミクロソーム中にどの程度
含まれているのか？
1mgのタンパクに含まれるシトクロムP-450は、
β-NF:
(59.4×1.41+58.3×0.57+55.9×0.04
+55.9×0.04+57.2×0.33+55.9×0.01
+55.9×0.026)×10-9×6.02×1023
×1.66×10-18 =142×10-3 mg
(142×10-3 / 1.00)×100 = 14.2%
＊1kDa=106 / (6.02×1023) mg
=1.66×10-18 mg
考察
β-NF
PB
♂
♀
P-450含量(nmol/mg protein)
CYP
PB
β-NF
Control(♂)
分子量
（バンド）
1A1
0.04
0.04
1.41↑
53.0 kDa
1A2
<0.03
<0.03
0.57↑
55.5 kDa
2B1
0.03
1.27↑
0.04
49.0 kDa
2B2
0.07
0.92↑
0.04
51.0 kDa
2C11
1.20
0.49↓
0.33↓
50.0 kDa
2C13
0.086
0.013↓
0.026↓ 48.0 kDa
2C12
<0.01
<0.01
<0.01
49.0 kDa
プロトコールP7参照
marker
分子量
(kDa)
100
75
50
37
25
12/6 12/6 12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
control ♀
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB PB
50 kDa 付近
marker
50
12/6 12/6
control ♀
12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
PB
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB
考察
P-450含量(nmol/mg protein)
CYP
PB
β-NF
Control(♂)
β-NF
PB
♂
♀
1A1
0.04
0.04
1.41↑
分子量
53.0 kDa
1A2
<0.03
<0.03
0.57↑
55.5 kDa
2B1
0.03
1.27↑
0.04
49.0 kDa
2B2
0.07
0.92↑
0.04
51.0 kDa
2C11
1.20
0.49↓
0.33↓
50.0 kDa
2C13
0.086
0.013↓
0.026↓ 48.0 kDa
2C12
<0.01
<0.01
<0.01
49.0 kDa
プロトコールP7参照
50 kDa 付近
marker
50
12/6 12/6
control ♀
12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
PB
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB
考察
P-450含量(nmol/mg protein)
CYP
PB
β-NF
Control(♂)
β-NF
PB
♂
♀
1A1
0.04
0.04
1.41↑
分子量
53.0 kDa
1A2
<0.03
<0.03
0.57↑
55.5 kDa
2B1
0.03
1.27↑
0.04
49.0 kDa
2B2
0.07
0.92↑
0.04
51.0 kDa
2C11
1.20
0.49↓
0.33↓
50.0 kDa
2C13
0.086
0.013↓
0.026↓ 48.0 kDa
2C12
<0.01
<0.01
<0.01
49.0 kDa
プロトコールP7参照
50 kDa 付近
marker
50
12/6 12/6
control ♀
12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
PB
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB
考察
P-450含量(nmol/mg protein)
CYP
PB
β-NF
Control(♂)
β-NF
PB
♂
♀
1A1
0.04
0.04
1.41↑
分子量
53.0 kDa
1A2
<0.03
<0.03
0.57↑
55.5 kDa
2B1
0.03
1.27↑
0.04
49.0 kDa
2B2
0.07
0.92↑
0.04
51.0 kDa
2C11
1.20
0.49↓
0.33↓
50.0 kDa
2C13
0.086
0.013↓
0.026↓ 48.0 kDa
2C12
<0.01
<0.01
<0.01
49.0 kDa
プロトコールP7参照
50 kDa 付近
marker
50
12/6 12/6
control ♀
12/6 12/7 12/7 12/13 12/13 12/14 12/14 12/14
marker
PB
PB β-NF β-NF β-NF
♀ control PB
目次
Ⅱ．P-450について
１．P-450の生理的意義
２．P-450の分子多様性
３．P-450の変動
４．PB、β-NFによる誘導
５．性差
６．人間のP-450分子種
７．薬物相互作用とP-450
８．SNPｓとテーラーメード医療
P450の生理的意義
生物界におけるＰ４５０の役割は、
様々な形で生命維持に関わってくる
脂溶性低分子有機化合物を酸化する
ことにあり、その大きな役割は、生命
維持に必須の生体成分や、バイオシ
グナル物質を合成することである。
その他の重要な役割として、他生物など
の外界との関わり合いの中で、自らを保
全する働きへの関与があげられる。
• 外部から侵入する有害物質を分解、排除
（解毒）
• 異種生物を排斥、攻撃する化合物を合成す
るもの（生体防御物質合成）
• 異種生物を誘引する化合物を合成するもの
（誘引物質合成）
P－４５０の分子多様性
P450は基質特異性の異なる複数の分子種からなる遺伝子スー
パーファミリーを形成している。各々の分子種は基質特異性では
なくアミノ酸の相同性に基づいて命名される。
（例）CYP1A1
⇒接頭語（CYP）、ファミリーを示すアラビア数字、サブファミ
リーを示すアルファベット、分子種番号を示すアラビア数字の
組合せで表される。
全生物では700種類以上，ヒトでは50種類程度の分子種が
報告されている。
ラットの分子種を以下に挙げる。
CYP１A1、CYP1A2、CYP２A1、CYP２B1、CYP２B2、
CYP2C6、CYP２C7、CYP2C11、CYP2C12、
CYP2C13、CYP2E1 など
P-450の変動
内的要因
外的要因
内的要因
種差
性差
年齢差
病態
遺伝的要因
etc
年齢差によるP-450の変動
( ヒト)
＊プロプラノロールは初回通過効果の高いβ受容体遮断薬で、
代謝にはCYP2D6が関係している。
New薬理学 P608より抜粋
年齢差によるP-450の変動
( ラット )
配布資料より抜粋
病態によるP-450の変動
・ P-450は肝臓での活性が特に強く、
他の臓器に比べて5～30倍の活性がある。
↓
・肝硬変などによる肝細胞の破壊
↓
・ P-450の分布、放出量の減少
遺伝的要因によるP-450の変動
薬理遺伝形質の違い
原因
頻度
白人5～9％
デブリソキン代謝不全
CYP2D6の活性低下
東洋人1％以下
白人2～3％
メフェニトイン代謝不全
CYP2C19の活性低下
日本人20％
外的要因
食事
喫煙
環境ホルモン
医薬品
etc
食事によるP450の変動
・低蛋白食・野菜食：Ｐ450活性減少
・アルコール：ＣＹＰ2E1が誘導される
アルコール常用者ではトルブタミドの半減期
が非常用者の約1/2
喫煙によるＰ450の変動
煙に含まれるベンツピレンによりCYP1A2が誘導
CYP1A2・・・テオフィリン代謝
喫煙者ではテオフィリンクリアランスが
増加しているので禁煙者と同等の効果
を得るには1.5~2倍の用量が必要
環境ホルモンによるＰ450の変動
・ダイオキシン：CYP1A1、CYP1A2を誘導
多環芳香族化合物であり、ベンツピレンなどと同様
医薬品によるＰ450の誘導
P450
誘導薬
代謝誘導を受けやすい薬
CYP1A2
ｵﾒﾌﾟﾗｿﾞｰﾙ
ﾃｲﾌｨﾘﾝ、ｶﾌｪｲﾝ、ﾌｪﾅｾﾁﾝ、ﾌﾟﾛﾌﾟﾗ
ﾉﾛｰﾙ、芳香族ｱﾐﾝ
CYP2B6
ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ
ﾍｷｿﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ、ﾍﾟﾝﾄﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ
CYP2C
ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ、リファンﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ、ﾍｷｿﾊﾞﾙﾋﾞﾀｰﾙ、ﾌｪ
ピシン
ﾆﾄｲﾝ、ﾄﾙﾌﾞﾀﾐﾄﾞ､ﾜﾙﾌｧﾘﾝ
CYP2E
ｱﾙｺｰﾙ､ｲｿﾆｱｼﾞﾄﾞ
ｴﾀﾉｰﾙ､ｱｾﾄｱﾐﾉﾌｪﾝ、ﾊﾛﾀﾝ
CYP3A
ﾘﾌｧﾝﾋﾟｼﾝ、ﾌｪﾉﾊﾞﾙﾋﾞ
ﾀｰﾙ
ﾄﾘｱｿﾞﾗﾑ、ｼﾞｱｾﾞﾊﾟﾑ、ﾆﾌｪｼﾞﾋﾟﾝ、ﾜ
ﾙﾌｧﾘﾝ、ﾘﾄﾞｶｲﾝ、ｼﾞｿﾋﾟﾗﾐﾄﾞ、ｽﾃﾛｲﾄ、
ﾍﾞﾗﾊﾟﾐﾙ
CYP4
ｸﾛﾌｨﾌﾞﾗｰﾄ
中鎖脂肪酸
CYPの誘導
フェノバルビタール
βナフタフラボン
CYP
• CYPは主に肝臓で合成され、薬物を代謝す
る酵素であり、薬物の刺激をうけて合成が促
進されたり抑制されたりする。促進されるか、
抑制されるか、無関係かはCYPの種類に
よって異なる。
• ここでは、フェノバルビタールによるCYPの誘
導を扱う
Barbital投与
核内受容体CARに結合
CYPの転写活性化
CYP増加
様々な薬物の代謝活性が高まる
様々な薬物の代謝活性が弱まる
Barbitalによって誘導されるCYP
誘導されるCYP
→CYP２C9、CYP2C19、CYP３A4、２B1,２B2など
CYP2C9はNSAIDやAngiotensin2阻害剤などを代
謝する
CYP2C19はてんかんの治療薬（ジアゼパム）を代謝
する
CYP３A4はシクロスポリンやHIV Antiviral、喘息治
療薬、カルシウムイオンチャネル阻害剤などの多く
の薬物を代謝する。
β‐ナフタフラボンのシトクロームの誘導機構
β‐ナフタフラボンが細胞質受容体であるAhRと結合し、核内へ移行
＊Ahとは芳香族炭化水素を表す
aryl hydrocarbonの略
タンパク質であるArnt（AhR nuclear translocator）と
三者複合体を形成
標的遺伝子（ＣＹＰ１ファミリーが代表）のエンハンサー領域にあ
る異物応答配列（XRE)に結合
ＡｒｎｔにCBP/ｐ300が結合
標的遺伝子の転写を活性化、つまり mRNA量の増加
ＣＹＰ1A1、ＣＹＰ１A２の酵素量の増加
核膜
形質膜
XRE
β‐NF
β‐NF
AhR Hsp90
Hsp90
β‐NF ＣＢＰ/ｐ300
Arnt
Arnt
CYP1A1遺伝子
AhR
ＡｈＲの構造
N末端側：HLH領域・・・塩基性アミノ酸を多く含む塩基性領域
標的DNAの塩基配列認識、Arntとの二量体形成の役割
PASドメイン・・・リガンドの結合部位の存在、二量体形成にも関与
C末端側：グルタミンに富む領域・・・転写活性化ドメインとして機能
ＡｈＲのリガンド
β‐ＮＦの他・・・多環芳香族炭化水素（メチルコランスレン、ベンツピレンなど）
ハロゲン化芳香族炭化水素（ＴＣＤＤ、ポリ塩化ビフェニルなど）等
いずれもＣＹＰ1Ａ１、ＣＹＰ１Ａ２を強く誘導。
リガンドは酵素により解毒、排出される。
つまり、酵素誘導の意義は、生体にとっての異物を、解毒、排出
すること！
フェノバルビタールの持続時間
• ７０～１２０時間
• ２～４mg/kg で誘導される
（B）
(A) β‐ナフタフラボン
による酵素誘導
(A)
(B) メチルコランスレン
による酵素誘導
分布、ＡｈＲとの親和性、代謝
誘導に関わる受容体
• ベータナフタフラボン（BN）
AhR（ Aryl ｈydrocarbon Receptor ）
Aｒnt（AｈR nuclear translocator）
• フェノバルビタール（PB）
CAR：constitutive active receptor
RXR:retinoid X receptor
SRC:steroid receptor coactivator
?
DNA
詳細は不明
DNA
PB
BN
AhR
CAR
Arnt
RXR
構造遺伝子
CYP1Aファミリー
CYP2Bファミリー
CYP3A4・2C9・2C19
SRC
主要なＣＹＰにより代謝される薬物
ＣＹＰ
基質
1Ａ２
アセトアミノフェン、カフェイン、ハロペリドール、イミプラン、プロプラノロー
ル
テオフィリン
2Ｃ19
オメプラゾール、ジアゼパム（抗てんかん薬）、イミプラミン、プロプラノロー
ル
2Ｃ９
イブプロフェン、トルブタミド（血糖降下薬）、ロサルタン（アンジオテンシンⅡ
受容体阻害薬）、ワルファリン
2Ｄ６
カルベジロール、メトプロロール、プロプラノロール（β遮断薬）、イミプラミン
（抗うつ薬）、ハロペリドール(抗精神病薬)、
3Ａ４
クラリスロマイシン、エリスロマイシン（マクロライド系抗生物質）、シクロス
ポリン（免疫抑制薬）、インジナビル（抗ＨＩＶ薬）、エストラジオール（ステロ
イド）
性差
オスのラット
雄性のP-450
処理
(nmol/mg)
雌性のP-450
（％）
2C11
(nmol/mg)
（％）
2C12
未処理
0.31±0.20
35
＜0.03
＜4
テストステロン
0.37±0.07
43
＜0.03
＜3
エストラジオール
＜0.03
＜4
0.21±0.02
29
手術経験あり
0.26±0.03
27
＜0.03
＜3
精巣除去
0.15±0.03
18
＜0.03
＜3
精巣除去＋テストステロン
0.23±0.03
27
＜0.03
＜3
精巣除去＋エストラヂオール
＜0.03
＜4
0.17±0.06
26
メスのラット
雄性のP-450
処理
(nmol/mg)
雌性のP-450
（％）
2C11
(nmol/mg)
（％）
2C12
未処理
＜0.03
＜4
0.25±0.03
36
テストステロン
＜0.03
＜5
0.23±0.01
39
エストラジオール
＜0.03
＜4
0.22±0.01
35
手術経験あり
＜0.05
＜1
0.32±0.05
39
卵巣除去
＜0.01
＜1
0.29±0.03
33
卵巣除去＋テストステロン
0.08±0.02
14
＜0.01
＜2
卵巣除去＋エストラヂオール
＜0.03
＜4
0.23±0.02
33
• 性ホルモンによって誘導されるP-450がある。
• 基本的にマウスのP-450の発現量はオスの
ほうが多い。
• ヒトでは差が小さいので薬物の投与量を変え
なくてもあまり支障がない。
ヒトＣＹＰの分子種
• 主なものは、CYP1A2、CYP2C9、CYP2C19、
CYP2D6、CYP3A4
• これら5種で、ヒトで起こる全代謝反応の95％
を司る。
• ヒト肝臓ではCYP3A4が最も多く発現。多くの
医薬品の代謝を触媒する、重要な酵素。
分子種の例
• CYP2B6 (本実験でも使用した抗てんかん薬、
フェノバルビタールによって誘導される)
マウスのCYP2B (Cyp2b10)はフェノバルビタール様の誘導
物質であるTCPOBOPによって誘導されますが、ヒトの
CYP2B (CYP2B6)はTCPOBOPによる誘導を受けません。
同じ物質に対してでも、種によってCYPの発現に差が
出る
• CYP2C19(遺伝的多型により日本人の20~25
パーセントが低代謝活性)
欠損者にCYP2C19で代謝される薬物を投与した場合、
その薬物は代謝されずに血中濃度が異常に高くなり、副
作用が出る。
同じ種内でも、薬物代謝活性に差が出る
薬物相互作用
ある種の薬物と薬物の組み合わせにより、薬物
の効果が予想以上に強く現れたり、逆に、期待
した効果が得られなくなったりする場合がある。
これは薬物の相互作用によるものであり、多く
の薬物が、同じ酵素（CYP）を利用して代謝され
ていることが、相互作用の原因となってる。
１．酵素誘導
CYPを誘導し、薬物代謝を早める
誘導薬によって遺伝子からｍRNAへの転写が
活性化されることによって、薬物代謝酵素タン
パク質量が増加する。
酵素誘導によって肝臓の特定のCYP量が増え
ると、そのCYPが関与する薬物の代謝が亢進し、
薬物の血中濃度が低下する。
２．酵素阻害
CYPの活性を阻害し薬物代謝を遅らせる
CYPの基質特異性はそれほど厳密では
ない
薬物代謝が併用薬物で阻害されることがある。
１）単一のCYPを薬物と併用薬物が取り合う競合的な
阻害
２）併用薬物（またはその代謝物）がCYPの活性中心
であるヘム鉄に結合し、CYPが不活性化することによ
る阻害
＜吸収過程での相互作用＞
薬物同士の相互作用ではないけれども・・・
カルシウム拮抗薬をグレープフルーツジュー
スとともに服用した場合、生物学的利用率は
１．６倍から５倍まで上昇し、作用の増強がみ
られる。
小腸上皮細胞に発現しているCYP３A4の活
性がグレープフルーツジュース中の成分に
よって阻害され、代謝が低下したため。
薬物代謝の個体差と遺伝的多型
～CYPの遺伝的多型～
塩基配列のわずかな違い
薬物の体内動態に大きな変化
通常、代謝効率の低下
薬物の血中濃度
より高く、長時間維持される
遺伝的多型と副作用
有効域が狭い
血
中
濃
度
副作用が起こりやすい
血
中
濃
度
時間
時間
テーラーメイド医療へ
個人の薬物代謝能に合わせた投与量
副作用を抑え、効果的な処方

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