ビタミンC による結核治療の可能性 Possibility of tuberculosis treatment

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トピックス
〔ビタミン 87 巻
ビタミンC による結核治療の可能性
Possibility of tuberculosis treatment with vitamin C
2013 年 5 月，ビタミン C（VC，L-アスコルビン酸）
保健機構（WHO）は推奨している 5）．DOTS とは，治
について新たな可能性がアメリカのアルバート・アイ
ンシュタイン大学から報告された 1）．それは，in vitro
療支援者あるいは治療パートナーの目の前で抗結核薬
において高濃度 VC（4 mM）が結核菌を死滅させるとい
の問題点は治療過程における薬剤抵抗性，並びに耐性
を服用することを意味する．結核治療において，一番
う新しい報告である．さらに，その報告では薬剤抵抗
結核菌の出現である．すなわち，長期治療を行う中で
性や耐性結核菌にも効果であり，これを人に適用でき
結核菌が薬剤に対して抵抗性や耐性を獲得する可能性
れば，新たな結核の治療方法となる．
がある．現在，この薬剤抵抗性や耐性結核菌をなくす
2013 年現在，結核患者は世界に 1500 万人，日本で
ことは，非常に困難である．つまり，長期薬物治療に
は 5.5 万人もの患者がいる 2）．日本での結核菌感染は
よって薬剤抵抗性，並びに耐性結核菌が出現すると結
深刻な状況にある．なぜなら，米国，カナダ，オース
核菌を死滅させ，完治することが困難となる．
トラリアなどの先進国の罹患率（人口 10 万人対の新登
ここで紹介する Vilchèze らの報告 1）は，結核菌を死
録結核患者数）がおよそ 5％ぐらいであるにもかかわ
滅させるだけではなく，薬剤抵抗性や耐性結核菌にも
らず，日本での罹患率は 17.7％，すなわち，2.3 万人
有効な画期的な方法である．彼らは，VC が結核菌や
もの患者が新規結核患者として登録されており，これ
結核菌以外の菌種に有効な最小発育阻止濃度を最初に
は極めて高い罹患率である．今の日本は，結核治療に
調べた．その結果，結核菌（H37Rv）が他のグラム陽性・
おいては他の先進国に遅れを取っており，一刻も早く
陰性菌に比べて，VC に対する感受性が高いことを見
この状況を打開する必要がある．
出した．次に彼らは，結核菌の死滅に必要な VC 濃度
日本での結核治療は，結核医療の基準に従い，4 剤
を検討した．その結果，結核菌（H37Rv）は 1 mM VC
併用［イソニアジド（INH），リファンピシン（RFP），
では死滅せず，4 mM という高濃度 VC により死滅す
ピラジナミド（PZA），エタンブトール（EB）またはス
ることがわかった．さらに彼らは，抗結核薬である
トレプトマイシン（SM）］を 2 か月間，そして 2 剤併用
INH と VC を併用し，結核菌（H37Rv）に対する効果を
［INH，RFP］を 4 か月間，合計で 6 か月間を初回標準
観察した．その結果，結核菌（H37Rv）の増殖は INH
治療としている（図 1）3）4）．このように，結核治療は 6
単独では一時的に抑えられたが，IFN 耐性結核菌が出
か月もの長期治療となるため，患者への服薬コンプラ
現した．一方，INH と高濃度 VC（4 mM）の併用では耐
イアンス（患者が薬を薬剤規定どおりに飲むこと）がと
性結核菌は出現せず，28 日後には結核菌（H37Rv）は
ても大切である．この服薬コンプライアンスを高める
すべて死滅した．さらに，3 種の結核菌（mc24997，
ために，直接監視下治療法（DOTS）という方法を世界
TF275，V9124）に高濃度 VC（4 mM）を添加すると，い
ずれの結核菌も 28 日後にはすべて死滅した．
また Vilchèze ら 1）は，高濃度 VC（4 mM）添加時に増
加したり，減少したりする遺伝子群を調べた．その結
果，二価陽イオンを必要とする酵素群の遺伝子発現が
増加し，結核菌が鉄を取り込むために必要な脂溶性鉄
キレートであるマイコバクチンの合成に関与する
mdtD 遺伝子の発現が減少していることがわかった．
これらの結果より，彼らは高濃度 VC が鉄を介した
Fenton 反応により細胞障害を引き起こしているのでは
と考えた．Fenton 反応とは，VC が Fe 3＋を Fe2＋へと還
元し，次に還元された Fe2＋と酸素（O2）から Fe3＋とスー
が発生する．次に O−•
パーオキシドラジカル（O−•
2 ）
2 と
水素（H2）がスーパーオキシドジスムターゼによって過
図 1 初回標準治療
酸化水素（H2O2）へと変わり，この H2O2 が細胞障害を
11 号（11 月）2013〕
トピックス
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引き起こすのではないかと考えた．
有効であると報告した．彼らは，この作用機序として
そこで Vilchèze ら 1）は，結核菌（mc26230）に 1 mM
Fenton 反応を提示している．すなわち，高濃度 VC は
VC と高濃度 VC（4 mM）を加えて培養し，遠心分離し
プロオキシダントとして働き 7）10），Fenton 反応を介し
た結核菌ペレットとその上清に存在する遊離型 Fe を
て ROS を発生させ，がん細胞の増殖を抑制する（図 2）．
調べた．その結果，高濃度 VC（4 mM）添加では遊離型
ここで紹介した Vilchèze らの報告 1）でも VC がプロ
Fe が 1 mM VC 添加より 50 ∼ 75％も多く存在していた．
オキシダントとして働き，Fenton 反応を利用して ROS
次に彼らは，Fe をキレートするデフェロキサミン
を発生させ，結核菌に障害を与えていると考えられて
（DFO）と高濃度 VC（4 mM）を用いて，結核菌（H37Rv）
いる．実際に，結核菌（mc26230）内の ROS を測定して
で同様の実験を行った．その結果，結核菌（H37Rv）の
みると，ROS は低濃度 VC（0.4 mM）添加では増えない
遠心上清に存在する遊離型 Fe は，DFO 単独および
が，高濃度 VC（4 mM）添加では時間経過に従って増加
DFO＋高濃度 VC（4 mM）では高濃度 VC（4 mM）単独
した．同時に抗酸化物質であるビタミン E（4 mM）を
に比べて明らかに少なかった．これは，遊離型 Fe が
結核菌（mc26230）に添加しても，ROS に変化はみられ
DFO によりキレートされたことを示している．また，
なかった．これらの結果から，VC と Fe の共存による
結核菌（H37Rv）に DFO 単独添加，または DFO＋高濃
Fenton 反応により ROS が発生し，結核菌に障害を与
度 VC（4 mM）添加を行ったところ，どちらの添加でも
えている可能性が考えられる．また，結核菌（mc26230）
結核菌（H37Rv）は死滅しなかった．さらに，VC，Fe，
において DNA フラグメントを検出する TUNEL 活性
VC ＋ Fe をそれぞれ結核菌（H37Rv）培地に添加し，結
を調べたところ，高濃度 VC（4 mM）添加では，無添加
核菌（H37Rv）を培養したところ，VC＋Fe 添加でのみ
やビタミン E（4 mM）添加に比べて，添加 9 日目に
結核菌（H37Rv）は死滅した．これらの結果から，VC
TUNEL 活性が 17 ∼ 25% も増加した．これは，高濃度
と Fe が共存しないと結核菌を死滅できないと考えら
VC（4 mM）添加により，結核菌の DNA 障害が大きい
れる．
ことを示している．これらの結果より，高濃度 VC（4
VC はこれまでにコラーゲン重合やカテコールアミ
mM）と Fe が共存すると Fenton 反応により発生した
ン生合成酵素の補因子として働き，O ，ヒドロキシ
ROS が結核菌の DNA に障害を与え，死滅させると考
ラジカル（•OH）などの活性酸素種（ROS）を消去する還
えられる．これは，薬剤抵抗性や耐性結核菌の出現の
元剤として働くことがよく知られている 6）-8）．2008 年
抑制にも有効な方法である可能性が示唆される．
ここで紹介した Vilchèze らの報告 1）は in vitro の実験
−•
2
に Chen ら 9）は，がん細胞の増殖抑制に高濃度 VC が
図 2 高濃度 VC と細胞障害との関係
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〔ビタミン 87 巻
トピックス
結果に基づくものであり，in vivo でも同様の効果が得
文献
られるか研究を行う必要がある．Chen らの報告 9）では，
高濃度 VC（3 mM と 10 mM）をヒト線維芽細胞に添加
1）Vilcheze C, Hartman T, Weinrick B, Jacobs W R Jr (2013) Myco-
したところ，いずれの濃度においても細胞の 75％以上
bacterium tuberculosis is extraordinarily sensitive to killing by a
は生存していた．この結果は，正常細胞では ROS を
消去するカタラーゼ，グルタチオンペルオキシダーゼ
などの抗酸化酵素が多く存在するため，ROS による細
胞障害が起きないのに対し，がん細胞ではこれらの抗
酸化酵素があまり存在していないため，ROS による細
胞障害が起こりやすいとことによると考えられる（図
2）10）．
vitamin C-induced Fenton reaction. Nat Commun 4, 1881. doi:
10.1038/ncomms2898.
2）厚生労働省平成 23 年参考資料「年次別結核の統計（結核登
録者情報調査年報集計結果）」
3）日本結核病学会予防委員会・治療委員会（2013）潜在性結核
感染症治療指針結核 88, 497-512
4）重藤えり子（2009）わが国の結核対策の現状と課題（8）最近
の結核診断・治療の現状と課題．日本公衛誌 56, 334-337
高濃度 VC（4
ここで紹介した Vilchèze らの報告では，
5）日本結核病学会治療委員会・社会保険委員会・抗酸菌検査
mM）
＋Fe が正常なヒト細胞にどのような影響を及ぼす
法検討委員会（2011）薬剤耐性結核の医療に関する提言．結
1）
かは不明である．そのため，正常なヒト細胞に高濃度
VC（4 mM）
＋Fe を添加した際の細胞障害をさらに詳し
＋Fe
く検討する必要がある．また，高濃度 VC（4 mM）
の正常細胞に対する細胞障害性がよくわかっていない
ので，現時点での結核治療には高濃度 VC（4 mM）
＋
INH を投与する方法を選択するほうが良いかもしれな
い．また，高濃度 VC と INH の投与方法やそれらの生
体内動態の検討も必要である．抗がん作用を目的とし
た高濃度 VC 治療では VC を点滴静注している 11）-13）．
点滴静注によって肺胞の結核菌に VC や抗結核薬が届
くのか，それともネブライザー（吸入器）を用いて肺胞
に直接噴霧すべきかなどの検討が必要である．いずれ
にせよ，in vivo 研究において高濃度 VC（4 mM）
＋Fe が
核 86, 523-528
6）Mamede AC, Tavares SD, Abrantes AM, Trindade J, Maia JM,
Botelho MF. (2011) The Role of Vitamins in Cancer: A Review.
Nutr Canc 63, 479-494
7）Li Y, Schellhorn HE (2007) New developments and novel therapeutic perspectives for vitamin C. J Nutr 137, 2171-2184
8）Rose RC, Bode AM (1993) Biology of free radical scavengers: an
evaluation of ascorbate. FASEB J 7, 1135-1142
9）Chen Q, Espey MG, Sun AY, Pooput C, Kirk KL, Krishna MC,
Khosh DB, Drisko J, Levine M (2008) Pharmacologic doses of
ascorbate act as a prooxidant and decrease growth of aggressive
tumor xenografts in mice. Proc Natl Acad Sci USA 105, 1110511109
10）Chen Q, Espey MG, Krishna MC, Mitchell JB, Corpe CP, Buettner GR, Shacter E, Levine M (2005) Pharmacologic ascorbic acid
結核菌の死滅に有効であるかを早急に調べる必要があ
concentrations selectively kill cancer cells: action as a pro-drug to
る．今後の研究が期待される．
deliver hydrogen peroxide to tissues. Proc Natl Acad Sci USA
102, 13604-13609
Key Words：ascorbate, Fenton reaction, tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis, vitamin C
11）Padayatty SJ, Riordan HD, Hewitt SM, Katz A, Hoffer LJ, Levine
M (2006) Intravenously administered vitamin C as cancer therapy:
three cases. CMAJ 174, 937-942
12）L. J. Hoffer, M. Levine, S. Assouline, D. Melnychuk, S. J Pa-
1
Molecular Regulation of Aging, Tokyo Metropolitan Insti-
dayatty, K. Rosadiuk, C. Rousseau, L. Robitaille & W. H. Miller,
tute of Gerontology
Jr. (2008) Phase I clinical trial of i.v. ascorbic acid in advanced
Vascular Medicine and Geriatrics, Tokyo Medical and Den-
malignancy. Ann Oncol 19, 1969-1974
2
13）Juan Du, Joseph J. Cullen, Garry R. Buettner (2012) Ascorbic
tal University
1,2
1
Hirofumi Masutomi , Akihito Ishigami
1
東京都健康長寿医療センター研究所老化制御研究
チーム分子老化制御
2
東京医科歯科大学大学院医学総合研究科血流制御内
科学
増冨裕文 1,2，石神昭人 1
acid: Chemistry, biology and the treatment of cancer. Biochim
Biophys Acta 1826, 443-457

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