WO2012105706A1 - ケロイド治療剤 - Google Patents
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- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P17/00—Drugs for dermatological disorders
Definitions
- the present invention relates to a novel keloid therapeutic agent and a treatment method using the same.
- Keloid is a fibrotic skin disease characterized by the proliferation of fibroblasts that occur during the wound healing process and excessive accumulation in the dermis of extracellular matrix mainly composed of type I collagen [1]. Keloids occur after trauma, inflammation, surgery, burns, and sometimes occur spontaneously. Keloids are red, hard scars that are itchy and painful. Hypertrophic scars do not exceed the original wound, whereas keloids grow beyond the boundaries of the original wound, do not regress spontaneously, and tend to recur after resection. The ears, deltoid region, precordial region, and presternal area are the prevalent parts of keloids in the body.
- keloids intralesional corticosteroid injections alone or in combination with other methods, or endokeloid resection in combination with radiation therapy.
- endokeloid resection in combination with radiation therapy.
- the basic mechanisms involved in keloid development remain unknown, most treatments fail, and the rate of recurrence after treatment is high.
- Keloids are likely to occur in races with dark skin tones, suggesting the genetic involvement of keloids. [2, 3]. Other factors that promote keloid development are trauma morphology, wound tension, infection, foreign body response, and endocrine factors [4]. Keloids show biological differences between marginal and central keloids, including proliferation and apoptosis, and cultured fibroblasts derived from keloid lesions lose keloid-specific features during cell culture It has also been suggested to do [5, 6]. Although the characteristics of keloids are generally known, the mechanism of keloid formation has not yet been clarified. Since keloids occur only in humans and not in animals, there is no ideal animal experimental model, hindering the elucidation of the pathogenesis of keloids and the development of treatments [7].
- resveratrol is strong in liver fibroblast cell proliferation, collagen production, ⁇ -smooth muscle actin ( ⁇ -SMA) expression, and matrix metalloproteinase 2 (MMP-2) secretion It has been demonstrated to show a suppressive effect [11]. Moreover, in the rat cirrhosis CCl4 model, resveratrol has been shown to have a strong antifibrotic effect by suppressing NF-kb activity and by inhibiting production of transforming growth factor- ⁇ (TGF- ⁇ ). [12]. However, there have been no reports that show that resveratrol has a similar effect on keloids.
- the present inventors diligently studied the effect of resveratrol on keloids and found that resveratrol suppresses the proliferation of keloid fibroblasts and induces apoptosis. Our data suggest that resveratrol is applicable to keloid therapy.
- an object of the present invention is to provide a novel keloid therapeutic agent capable of remarkably suppressing true keloid fibroblasts and a therapeutic method using the same.
- a keloid therapeutic agent comprising the polyphenol of formula (I): (Where R 1 is CH or an oxygen atom, R 2 is a hydrogen atom, CH or C (OH), R 3 is a hydrogen atom, C ( ⁇ O), C ( ⁇ NH), CH 2 or CH (OH), R 4 is a hydrogen atom or a hydroxyl group, where When R 1 is a CH group, the bond between R 1 and the carbon represented by * is a double bond, the bond between R 2 and the carbon of * is a single bond, and R 2 and There is no bond between R 3 and R 2 and R 3 are hydrogen atoms; When R 1 is an oxygen atom, the bond between R 1 and the carbon of * is a single bond, the bond between R 2 and the carbon of * is a double bond, R 2 and R 3 , The bond between is a single bond, and R 2 is a CH group or a C (OH) group, and R 3 is C ( ⁇ O), C ( ⁇ NH), CH 2 or CH (I):
- a method for treating keloid comprising administering an effective amount of the polyphenol described in formula (I) to a keloid lesion site.
- the proliferation of intrinsic keloid fibroblasts can be significantly suppressed.
- Keloid fibroblasts treated with resveratrol for 48 hours were evaluated for expression of type I collagen and HSP47 by RT-PCR. G3PDH was used as an internal control. It is a figure which shows the effect of the resveratrol with respect to a keloid fibroblast.
- B Levels of TGF- ⁇ 1 in keloid fibroblast culture supernatant after addition of resveratrol for 48 hours. Data are the mean ⁇ SEM of triplicate experiments for each group. D. ( * P ⁇ 0.05).
- Keloid fibroblasts treated with resveratrol for 48 hours are evaluated for expression of type I collagen, ⁇ -SMA and HSP47 by RT-PCR. It is a figure which shows the effect of the resveratrol with respect to cell proliferation.
- the WST-1 assay was performed up to 48 hours. Each point is the mean ⁇ SEM of data collected from 5 wells. D. ( * P ⁇ 0.05). It is a photograph of keloid fibroblasts treated with resveratrol.
- Keloid central fibroblasts (a, b) and keloid marginal fibroblasts (c, d) were cultured for 48 hours in DMEM supplemented with 10% FCS.
- FIG. 5 shows apoptosis of keloid fibroblasts induced by resveratrol.
- Fig. 5 shows apoptosis of keloid fibroblasts induced by resveratrol. FACS analysis of apoptotic cells after staining with annexin and propidium iodide (PI). The number of apoptotic cells in the cell cycle is increased by resveratrol treatment. Cell cycle analysis by flow cytometry.
- Keloid central fibroblasts (a, b) and keloid marginal fibroblasts (c, d) treated or not treated with resveratrol (100 ⁇ M) for 48 hours.
- A, c Control;
- Figure 5 shows that resveratrol activated caspase-3 in keloid fibroblasts. After treatment with resveratrol for 8 hours, the cells were lysed and analyzed for caspase-3 activity. Data are the mean ⁇ SEM of triplicate experiments for each group. D. ( * P ⁇ 0.05). It is a figure which shows the scheme of the in vivo study regarding the antifibrotic effect of a resveratrol. Collagen gel (5 ⁇ 10 5 cells / ml) embedded with keloid fibroblasts was transplanted under the skin of nude mice. Resveratrol (100 mM, 100 ⁇ l) was then injected into the transplanted gel.
- the result of having investigated the inhibitory effect with respect to the proliferation of the keloid marginal fibroblast by a quercetin by a WST-1 assay is shown. Data are the mean ⁇ SEM of triplicate experiments for each group. D. ( * P ⁇ 0.05). The inhibitory effect with respect to the proliferation of the keloid central fibroblast by nicotinamide is shown by the result examined by WST-1 assay. Data are the mean ⁇ SEM of triplicate experiments for each group. D. Indicates. The result of having investigated the inhibitory effect with respect to the proliferation of the keloid marginal fibroblast by a nicotinamide by a WST-1 assay is shown. Data are the mean ⁇ SEM of triplicate experiments for each group. D. Indicates.
- keloid is a lesion in which scar tissue is excessively proliferated, is classified as a benign skin fibroproliferative lesion, and is also referred to as a true keloid. Therefore, the “keloid” of the present invention is distinguished from hypertrophic scars, which are related lesions.
- the keloid therapeutic agent of the present invention is characterized by comprising the polyphenol of formula (I) as an active ingredient. It is surprising that such polyphenols of formula (I) have significant growth inhibitory activity against genuine keloid fibroblasts.
- R 2 is a hydrogen atom or C (OH), and R 3 is a hydrogen atom or C ( ⁇ O).
- R 1 is a CH group
- the bond between R 1 and the carbon of * is a double bond
- the bond between R 2 and the carbon of * is a single bond
- the bond between R 2 and R 3 is absent
- R 2 and R 3 are hydrogen atoms.
- R 4 is a hydrogen atom and the polyphenol of formula (I) is resveratrol.
- the polyphenol of formula (I) is resveratrol, it is particularly advantageous in inducing apoptosis of keloid fibroblasts.
- R 1 is an oxygen atom
- the bond between R 1 and the carbon of * is a single bond
- the bond between R 2 and the carbon of * is two.
- a double bond, a bond between R 2 and R 3 is a single bond
- R 2 is a CH group or a C (OH) group
- R 3 is C ( ⁇ O), C ( ⁇ NH) , CH 2 or CH (OH).
- R 2 is a C (OH) group
- R 3 is C ( ⁇ O).
- R 4 is a hydroxyl group and the polyphenol of formula (I) is quercetin.
- the polyphenol of the present invention is not particularly limited as long as it is included in the formula (I), and stilbenoids (Kai Xiao et al. Stilbenoids: Chemistry and bioactivities. Studies in Natural Products Chemistry Volume 34, 646, etc.).
- the keloid therapeutic activity of stilbenoids and polyphenols encompassed by the present invention can be confirmed, for example, using the methods disclosed in the present application (Examples 1 to 7).
- the polyphenol of the present invention may be a natural product, a synthetic product or a commercial product.
- the polyphenol of the present invention is a known polyphenol such as resveratrol or quercetin, those skilled in the art can easily obtain it by isolating and purifying from known citrus fruits and plant components.
- the polyphenol of formula (I) may be used as it is as a therapeutic agent, or may be used as a composition together with other components described later.
- the content of polyphenol in the keloid therapeutic agent of the present invention is not particularly limited, and is, for example, 0.0002 to 20% by weight, preferably 0.02 to 2% by weight.
- the concentration of polyphenol in the preparation is not particularly limited, and can usually be in the range of 1 mM to 1M. However, in the case of an injection, for example, the concentration range may be 200 ⁇ M to 500 mM, preferably 1 mM to 100 mM.
- the form of the keloid therapeutic agent of the present invention is not particularly limited, and in the case of transdermal administration, forms of pharmaceutical preparations such as ointments, gel preparations, creams, liquids, sprays, patches, and lotions Can be suitably used.
- These formulations include polyphenols of formula (I), pharmaceutically acceptable salts, esters, amides, prodrugs, analogs thereof (US Pat. No. 6,790,869, US patent application Ser. No. 10/071). , 124, and others) and combinations thereof can be used in conjunction with other pharmaceutically acceptable ingredients to prepare by conventional methods.
- Such other components include, but are not limited to, for example, known pharmaceutically acceptable carriers or diluents such as hydrocarbons (eg, petrolatum, squalane, liquid paraffin, etc.), higher alcohols (eg, stearyl alcohol).
- hydrocarbons eg, petrolatum, squalane, liquid paraffin, etc.
- alcohols eg, stearyl alcohol
- the keloid therapeutic agent can be provided for oral or parenteral administration.
- other components as shown above may be included, and pharmaceutically acceptable carriers, vehicles, additives and the like particularly suitable for oral or parenteral drug administration may be selected and contained.
- Such formulations can be provided, for example, as polyphenol-containing microemulsions.
- the keloid treatment can be effectively performed by administering the polyphenol of the formula (I) having the suppression of keloid fibroblast proliferation to the keloid lesion site of the patient.
- the polyphenol of the formula (I) is used for inhibiting the growth of keloid fibroblasts.
- the polyphenol of the present invention can be suitably used for inducing apoptosis of keloid fibroblasts.
- the polyphenol of the present invention is preferably resveratrol.
- polyphenol of the present invention can effectively suppress the expression of type I collagen, HSP47 or TGF- ⁇ 1 in true keloid fibroblasts. Therefore, according to another aspect of the present invention, there is provided an expression inhibitor of type I collagen, HSP47 or TGF- ⁇ 1 in authentic keloid fibroblasts, comprising a polyphenol of formula (I).
- the effective amount, dose and usage of the keloid therapeutic agent of the present invention is the level of keloid fibroblast growth inhibitory or apoptosis-inducing activity of polyphenols of formula (I), polyphenol content, keloid severity and condition, keloid continuation Those skilled in the art can appropriately determine the number of years and the age and weight of the patient.
- the keloid therapeutic agent of the present invention can be administered by topical application.
- the keloid therapeutic agent is not particularly limited, but is preferably administered at about 0.1 to about 50 mg / cm 2 (skin area) per application to the keloid region or its peripheral region.
- the keloid therapeutic agent of the present invention is preferably administered by intralesional injection into a keloid lesion site. It is well known in the art that injection requires a lower effective concentration than topical application.
- the keloid therapeutic agent is not particularly limited, and is administered, for example, at about 0.004 to about 10 mg / cm 2 , preferably about 0.02 to about 2 mg / cm 2 (skin area).
- the keloid therapeutic agent of the present invention is not particularly limited, and can be administered once to several times per day, for example.
- the patient to which the keloid therapeutic agent of the present invention is applied is usually a human, but may be a mammal, and the present invention includes such an embodiment.
- the keloid lesion site in the present invention is not particularly limited, and preferred examples include the ear, shoulder, chest, or public region, but preferably the shoulder, chest, or pubic region.
- a method for treating keloid fibroblasts which is effective in suppressing the proliferation of keloid fibroblasts and / or inducing apoptosis of keloid fibroblasts.
- a method comprising providing an amount of the composition to keloid fibroblasts, wherein the composition consists essentially of resveratrol.
- resveratrol is provided to the keloid fibroblasts by intralesional injection.
- resveratrol is preferably provided in an amount of about 0.02 to about 2 mg per cm 2 of skin.
- resveratrol in the method for treating keloid fibroblasts, is provided to keloid fibroblasts by topical application.
- resveratrol is preferably provided in an amount of about 0.1 to about 50 mg per cm 2 of skin.
- DMEM Medium and Chemical Dulbecco's Modified Eagle Medium
- FCS Fetal Bovine Serum
- EDTA Ethylenediaminetetraacetic acid
- Resveratrol was purchased from Cayman Chemical Company, Ann Arbor, Michigan, USA.
- keloid lesions were excised, full-thickness biopsy materials were obtained from the raised red areas (marginal areas) and retracted soft areas (center areas) of each keloid lesion.
- a cell culture of fibroblasts by explant method was prepared. A small amount of tissue was cut to remove the fat and cut into small pieces less than 1 mm in diameter. Tissue pieces were cultured in DMEM supplemented with 10% FCS in a humidified atmosphere of 5% CO 2 at 37 ° C. The medium was changed every 2-3 days. Seven to 14 days after the primary culture, the cells grown from the marginal part of the cultured tissue were passaged. Keloid fibroblasts from passage 2 to 5 were used in all experiments. Fibroblasts collected from the central keloid region were referred to as keloid central fibroblasts, and those derived from the peripheral region were referred to as keloid peripheral fibroblasts.
- More specific culture methods include, for example, inoculating keloid fibroblasts (2 ⁇ 10 3 cell / cm 2 ) in a 100 mm dish or 75 cm 2 flask, or keloid fibroblasts (1 ⁇ 10 3 to 10 4 cell / cm 2 ). cm 2 ) was seeded in a 96-well plate and then cultured in DMEM supplemented with 10% FCS for 24 hours. Unless otherwise specified, a serum-free medium was used in the subsequent treatment with resveratrol.
- Stimulant When the stimulating substance was resveratrol, cells were seeded in a tissue culture plate at a concentration of 1 ⁇ 10 4 / ml. After incubation in DMEM with 10% FCS for 24 hours, cells were treated with resveratrol (0, 25, 50, or 100 ⁇ M) for the indicated period in serum-free medium.
- the cells were tested in the same manner as for resveratrol except that quercetin or nicotinamide was treated at various concentrations (0, 10, 100 ⁇ M) in serum-free medium for the indicated period. went.
- RNA of pretreated cells was extracted using the RNeasy mini kit (QIAGEN, Tokyo, Japan) according to the manufacturer's instructions.
- Reverse transcription (RT) was performed according to the manufacturer's instructions using Superscript III reverse transcriptase (Invitrogen, Tokyo, Japan) using 2 ⁇ g of total RNA as a template.
- Polymerase chain reaction (PCR) was performed using taq DNA polymerase (QIAGEN, Tokyo, Japan) and specific primers (Table 2-1).
- the sample was incubated in a PCR thermal cycler (Gene Amp, Life Technologies Japan, Tokyo, Japan).
- the temperature profile consisted of 30 cycles of denaturation at 94 ° C. for 15 seconds, annealing at 60 ° C. for 30 seconds, and extension at 72 ° C. for 30 seconds.
- Amplified product (15 ⁇ l) was loaded onto a 2% agarose gel in TAE buffer and the separation bands were visualized by ethidium bromide staining. The relative density of the bands was quantified using Dolphin-View (Kurashiki Boseki, Osaka, Japan).
- the treatment concentration of quercetin or nicotinamide is 0, 10, or 100 ⁇ M
- the specific primers shown in Table 2-1 are used, and in addition to type I collagen and HSP47 mRNA, Reverse transcription polymerase chain reaction was performed in the same manner as for resveratrol except for - ⁇ 1 mRNA.
- WST-1 assay When the stimulant was resveratrol, the cell suspension was added to each well of a 96 well flat bottom microtiter plate and incubated for 24 hours before treatment. Thereafter, resveratrol solution was added to each well at a concentration of 0, 25, 50, or 100 ⁇ M. 12, 24, 36, and 48 hours after exposure to resveratrol, 10 ⁇ l of WST-1 solution (manufactured by Dojindo Laboratories, Kumamoto, Japan) was added to each well and incubated at 37 ° C. for 1 hour. The optical density at 450 nm was measured with a microtiter plate reader (ARVO SX, PerkinElmer, Massachusetts, USA).
- Enzyme-linked antibody immunosorbent assay Keloid fibroblasts were treated with resveratrol at concentrations of 0, 25, 50, or 100 ⁇ M for 48 hours. The treated cell culture supernatant was collected in a sterile test tube. TGF- ⁇ 1 concentration was determined with enzyme-linked antibody immunosorbent assay (ELISA) technology (R & D Systems, Minnesota, USA). Total TGF- ⁇ 1 levels were assayed using a commercial ELISA according to manufacturer's instructions (R & D Systems, Minnesota, USA).
- ELISA enzyme-linked antibody immunosorbent assay
- Caspase-3 activity assay Treated with resveratrol (100 ⁇ M) for 48 hours in serum-free medium.
- the level of caspase activity in the treated keloid fibroblasts was determined using a commercially available fluorescence assay kit (caspase colorimetric protease assay kit; MBL, Nagoya, Japan) according to the manufacturer's instructions [13. ].
- caspase-3 activity was measured by cleavage of the fluorescent substrate DEVD-pNA. Cells, including isolated cells, were collected and lysed. The lysate was then centrifuged and the clarified supernatant was collected. The supernatant was incubated with DAVE-pNA at 37 ° C. for 1 hour. The optical density of each sample was determined at 405 nm using a plate reader (ARVO SX, PerkinElmer, Massachusetts, USA).
- Annexin-V assay Keloid fibroblasts were treated with resveratrol (100 ⁇ M) for 48 hours in serum-free medium. Incubation was terminated and cells were harvested using 0.02% EDTA solution and washed with phosphate buffered saline (PBS). Apoptotic cells were then determined by using Annexin-V-Fluos and staining (Annexin-V-FLUOS staining kit, Roche Diagnostics, Tokyo, Japan) according to the manufacturer's instructions. The labeled cells were then counted with a FACSCalibur flow cytometer (Becton Dickinson, NJ, USA).
- Keloid fibroblasts were treated with resveratrol (100 ⁇ M) for 48 hours in serum-free medium. Cells were then harvested with 0.02% EDTA solution, washed and collected. Fibroblasts were fixed with 75% (volume / volume) cold ethanol for at least 1 hour at ⁇ 20 ° C. Fixed cells were collected by centrifugation, resuspended in RNase staining buffer (Phoenix Flow Systems, CA, USA) to stain the DNA, and finally FACSCalibur flow cytometer (Becton Dickinson, New Jersey). State, USA).
- the cell cycle distribution of keloid-derived fibroblasts was analyzed with a FACSCalibur flow cytometer. Cell cycle distribution was calculated using the Cell Quest software program (Becton Dickinson, NJ, USA). The percentage of cells in the G0 / G1, G2 / M, S, and sub-G1 phases of the cell cycle were automatically analyzed using the accompanying ModFit LT software program (Verity Software House, Maine, USA). Data are expressed as the percentage of cells in G0 / G1, G2 / M, S, and sub-G1 phases.
- Keloid fibroblast culture The human keloid fibroblast used in this study was obtained by culturing keloid tissue excised from a patient during surgery using the explant method. Cells were maintained in DMEM supplemented with 10% fetal calf serum (FCS) and grown at 37 ° C. in 5% CO 2 atmosphere.
- FCS fetal calf serum
- collagen gel A collagen solution was prepared by mixing with a type I atelo-clagen solution, 10-fold concentrated minimal essential medium (10 ⁇ MEM), and FCS, 8: 1: 1 (volume / volume). / Volume). Fibroblasts were dispersed with 0.05% trypsin and 0.02% EDTA and suspended in a collagen gel solution at a density of 5 ⁇ 10 5 cells / ml. The cell suspension was dispersed in 6-well tissue culture plates at 2 ml / dish and incubated at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere. Then, 24 hours later, 2 ml of DMEM supplemented with 10% FCS was poured onto the gel and cultured for one week.
- Example 1 Inhibition of keloid fibroblast type I collagen and HSP47 mRNA expression by resveratrol
- the effect of resveratrol on type I collagen and ⁇ -SMA mRNA expression of keloid fibroblasts was first studied. Keloid fibroblasts were treated with resveratrol for 48 hours. Total RNA of pretreated cells was extracted and analyzed by RT-PCR. Type I collagen and ⁇ -SMA mRNA expression decreased in keloid fibroblasts in a dose-dependent manner (FIGS. 1A and C).
- HSP47 is a collagen-specific molecular chaperone that interacts with procollagen during the folding, assembly, and transport processes from the endoplasmic reticulum [14]. HSP47 expression is closely related to collagen expression in fibrotic diseases including keloids [15]. Resveratrol treatment showed the same inhibitory effect on HSP47 mRNA expression as type I collagen (FIG. 1A). Inhibition was evident on the second day after resveratrol treatment. This result suggested that resveratrol suppresses collagen production of keloid fibroblasts.
- TGF- ⁇ 1 Reduction of keloid fibroblast TGF- ⁇ 1 production by resveratrol TGF- ⁇ 1 is one of the important mediators of fibrosis.
- TGF- ⁇ 1 is overexpressed in keloid tissues and is known to stimulate fibroblast proliferation.
- TGF- ⁇ 1 also promotes type I collagen synthesis and suppresses collagenase transcription [16]. Therefore, we next performed an assay using the TGF- ⁇ 1 ELISA kit to quantify the amount of TGF- ⁇ 1 protein present in the culture supernatant. Keloid fibroblasts were treated with resveratrol for 48 hours. Cell culture supernatant was collected and the TGF- ⁇ 1 concentration was determined. Resveratrol (100 ⁇ M) significantly suppressed keloid marginal fibroblast TGF- ⁇ 1 production (P ⁇ 0.05), consistent with suppression of fibrosis (FIG. 1B).
- Example 3 Inhibition of keloid fibroblast proliferation by resveratrol
- the present inventors studied the effect of resveratrol on keloid fibroblast proliferation. Cells were treated with resveratrol at concentrations of 0, 25, 50, or 100 ⁇ M and cultured for up to 48 hours (FIG. 2). It was shown that resveratrol treatment inhibited the proliferation of keloid fibroblasts in a concentration-dependent manner.
- Example 4 Induction of Keloid Fibroblast Apoptosis by Resveratrol We have determined that apoptotic cells that were treated with resveratrol were rounded, regressed, and floated, which was not seen in the untreated control. Were observed (FIG. 3).
- two-color staining with Annexin-V and PI was used to detect the proportion of cells undergoing early apoptosis and subsequent cell death.
- the present inventors evaluated cell apoptosis only in 48 hours based on the inventors' initial observation on the time course of the inhibition of keloid fibroblast proliferation by resveratrol.
- resveratrol 100 ⁇ M induced cell apoptosis in keloid fibroblasts.
- central keloid fibroblasts 9.58% of all cells had early apoptosis, late apoptosis was 24.51%, and necrosis was 6.57%.
- necrosis 6.57%.
- keloid marginal fibroblasts 3.14% of all cells had early apoptosis, late apoptosis was 18.49%, and necrosis was 0.98%.
- keloid fibroblasts were treated with resveratrol (100 ⁇ M), and the cell cycle was analyzed by flow cytometry. Data are expressed as the percentage of cells in G0 / G1, G2 / M, S, and sub-G1 (apoptosis). Both central and marginal keloid fibroblasts showed a marked increase in the number of apoptotic cells after 48 hours of treatment with resveratrol (FIG. 5). The degree of this effect was greater in keloid marginal fibroblasts than in the central keloid fibroblasts. Thus, keloid marginal fibroblasts may be more susceptible to apoptosis than keloid central fibroblasts.
- caspase-3 is known to be an important effector molecule that stimulates apoptosis [17, 18], we have found that resveratrol activates caspase-3 in keloid fibroblasts [17, 18], we have found that resveratrol activates caspase-3 in keloid fibroblasts [17, 18], we have found that resveratrol activates caspase-3 in keloid fibroblasts [17, 18], we have found that resveratrol activates caspase-3 in keloid fibroblasts We investigated whether or not. To measure caspase-3 activity, lysates from keloid fibroblasts treated with resveratrol were analyzed for caspase-3 activity using DEVD-pNA as a substrate. We observed that caspase-3 was activated in keloid fibroblasts treated with resveratrol 8 hours after treatment (FIG. 6). These results suggested that caspase-3 may be activated by resveratrol in the early stages of
- Example 5 In vivo study on the anti-fibrotic effect of resveratrol
- One collagen gel (5 ⁇ 10 5 cells / ml) embedded with keloid fibroblasts was implanted under the skin of nude mice.
- resveratrol 100 mM, 100 ⁇ l
- control medium PBS, 100 ⁇ l
- the result was as shown in FIG.
- resveratrol was injected, embedded keloid fibroblasts were significantly reduced.
- keloid a benign collagenous tumor characterized by massive accumulation of extracellular matrix and occurring during abnormal wound healing.
- Type I collagen is the most important element in keloids. Indeed, in our preliminary experiments, it was found that the expression of type I collagen mRNA is overexpressed in keloid fibroblasts compared to normal skin fibroblasts derived from the same patient. (Data not shown). Because dark-skinned races, including African Americans, Latin Americans, and East Asians, are susceptible to keloid formation [19], genetic factors may play an important role in it. It has been.
- Keloid fibroblasts have a higher proliferative capacity than normal skin fibroblasts, which are resistant to apoptosis induced by several stimuli such as anti-Fas antibody, staurosporine, and C2 ceramide. It has been reported [21, 22]. Apoptosis may mediate the transition from granulation stage to normal scar in the wound healing process.
- keloids are the result of abnormal wound healing processes that prolong cell proliferation and are resistant to apoptosis, resulting in collagen accumulation.
- Resveratrol has been reported to exhibit antifibrotic effects by various mechanisms [23, 24], but its effect on keloids is not known at all.
- the inventors first studied the effect of resveratrol on the expression of type I collagen, which is the main component of the extracellular matrix. Its overexpression is one of the pathophysiological features of keloid formation. The results by the present inventors have shown that resveratrol suppresses the expression of type I collagen mRNA in a dose-dependent manner. ⁇ -SMA is known to be a marker for myofibroblasts. The results by the inventors showed that resveratrol also suppressed ⁇ -SMA mRNA expression in a dose-dependent manner. Next, the inventors investigated keloid fibrogenic properties, including the effects of HSP47 and TGF- ⁇ 1.
- HSP47 is a collagen-specific molecular chaperone that increases with collagen expression in fibrotic diseases [14, 25].
- keloid tissue was stained more strongly with anti-HSP47 antibody than with normal skin tissue in immunohistochemical analysis, which was consistent with the literature [15] report.
- the present inventors also found that HSP47 mRNA expression was significantly reduced in keloid fibroblasts treated with resveratrol, suggesting that it may inhibit collagen accumulation.
- TGF- ⁇ 1 exhibits the most prominent fibrogenic properties [28], and the main role of TGF- ⁇ 1 in keloid fibroblasts is thought to be the positive regulation of type I collagen accumulation [16]. It was shown by keloid fibroblast ELISA that the total TGF- ⁇ 1 production of keloid marginal fibroblasts was significantly suppressed after treatment with resveratrol 100 ⁇ M. On the other hand, with RT-PCR, TGF- ⁇ 1 mRNA expression in keloid fibroblasts is not suppressed by resveratrol treatment (data not shown), and resveratrol affects TGF- ⁇ 1 expression in fibroblasts at the transcriptional level. It was suggested that there is a case not to affect.
- resveratrol suppresses TGF- ⁇ 1 mRNA expression and proliferation of hepatic stellate cells, thereby explaining its anti-fibrotic mechanism [12, 23].
- TGF- ⁇ 1 activation effect on type I collagen appears to be complex.
- the present inventors have found that resveratrol can directly act on keloid fibroblasts and suppress endogenous synthesis of TGF- ⁇ 1, resulting in suppression of type I collagen expression. I guess it will be brought.
- TGF- ⁇ 1 activates HSF1 and thus stimulates transcription of HSP47 mRNA, resulting in increased expression of HSP47 protein in human fibroblasts.
- resveratrol reduced keloid fibroblast proliferation in a dose-dependent manner.
- the mechanism of its inhibitory effect on cell proliferation remains unknown.
- growth inhibition by resveratrol could be a common finding because resveratrol inhibits the growth of many types of cells, including cancer cells [30-33].
- Another effect of resveratrol is the ability to induce apoptosis.
- Apoptosis is a major factor in the regression of keloid tissues, and resveratrol-induced increased apoptosis of keloid fibroblasts may be involved in the molecular mechanism of resveratrol's anti-fibrotic activity.
- cell cycle analysis and Annexin-V assay results showed resveratrol-induced apoptosis of keloid fibroblasts.
- resveratrol stimulated caspase-3 activation.
- Resveratrol has a variety of mechanisms, including suppression of the PI3K / Akt pathway, promotion of p53 phosphorylation, and mitochondrial apoptosis pathway, resulting in leukemia cell lines, breast cell lines, myeloma cell lines, skin cell lines, fetuses It has been shown to cause apoptosis in multiple rhabdomyosarcoma and glioblastoma cell lines [9, 34-37]. In keloid fibroblasts, it has been suggested that resveratrol induces apoptosis through a caspase-3-dependent mechanism, although multiple apoptotic triggers functioning by various signal pathways have been suggested.
- TGF- ⁇ 1 exhibits anti-apoptotic effects in keloid fibroblasts [21], or because it may induce apoptosis by suppressing NFkb activity [38], apoptosis by resveratrol in keloid fibroblasts Another mechanism may be by suppression of TGF- ⁇ 1.
- the in vivo effect needs to be further investigated. Lu et al. [39] reported that there was a significant difference in cell cycle distribution between keloid central fibroblasts and keloid marginal fibroblasts. Most keloid marginal fibroblasts are in the proliferative phase (G2 / M and S) and their high proliferative capacity can explain the hyperplastic growth characteristics of the marginal region of keloids.
- the present inventors have found that resveratrol is more effective as an inducer of apoptosis in keloid marginal fibroblasts than in keloid central fibroblasts.
- the present inventors studied cultured keloid fibroblasts derived from patient keloids to determine whether resveratrol exhibits an antifibrotic effect on keloids.
- the inventors have demonstrated that resveratrol is effective in suppressing type I collagen accumulation in keloid fibroblasts.
- resveratrol suppressed keloid fibroblast proliferation and induced apoptotic cell death of keloid fibroblasts.
- resveratrol's anti-fibrotic effect may be due to suppression of keloid fibroblast activation and a proapoptptic effect.
- Our studies suggest the therapeutic potential of patients with resveratrol and thus provide new insights into the therapeutic strategies for keloid treatment.
- Example 6 Inhibition of Keloid Fibroblast Type I Collagen, HSP47 and TGF- ⁇ mRNA Expression by Quercetin Inhibition of keloid fibroblast type I collagen, HSP47 and TGF- ⁇ mRNA expression by using quercetin
- quercetin suppressed the expression of type I collagen, HSP47 and TGF- ⁇ in a dose-dependent manner in keloid marginal fibroblasts (FIGS. 9B, Q10 and Q100).
- nicotinamide known as a Sirt1 inhibitor as a comparative example, expression of type I collagen, HSP47 and TGF- ⁇ was not affected (FIGS. 9A and B, N10 and N100).
- Example 7 Inhibition of Keloid Fibroblast Growth by Quercetin
- the inhibitory effect on the proliferation of keloid central and keloid marginal fibroblasts was examined using quercetin according to the procedure of the WST-1 assay.
- the result in the keloid central part fibroblast is shown in FIG. 11, and the result in the keloid marginal fibroblast is shown in FIG.
- Quercetin showed a significant cell growth inhibitory effect in both the central keloid and the marginal fibroblasts.
- the same experiment was conducted using nicotinamide as a comparative example.
- the results for keloid central fibroblasts are shown in FIG. 13, and the results for keloid marginal fibroblasts are shown in FIG. Nicotinamide did not show a significant cytostatic effect in both the central keloid and the peripheral keloid fibroblasts.
- Resveratrol inhibits dimethylnitrosamine-induced hepatic fibrosis in rats. Arch Pharm Res 2010; 33: 925-932. [24] Li J, Qu X, Ricardo SD, et al. Resveratrol inhibits renal fibrosis in the obstructed kidney: potential role in deacetylation of Smad 3. Am J Pathol 2010; 177: 1065-1071. [25] Masuda H, Fukumoto M, Hirayoshi K, et al. Coexpression of the collagen-binding stress protein HSP47 gene and the alpha 1 (I) and alpha 1 (III) collagen genes in carbon tetrachloride-induced rat liver fibrosis. Clin Invest 1994; 94: 2481-2488.
- Resveratrol-caused apoptosis of human prostate carcinoma LNCaP cells is mediated via modulation of phosphtidylinositol 3'-kinase / Akt pathway and Bcl-2 family proteins. Mol Cancer Ther 2006; 5: 1335-1341. [36] She QB, Bode AM, Ma WY, et al. Resveratrol-induced activation of p53 and apoptosis is mediated by extracellular-signal regulated protein kinases and p38 kinase. Cancer Res 2001; 61: 1604-1610. [37] Delmas D, Rebe C, Micheau O, et al.
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Abstract
本発明は、式(I)に記載のポリフェノールを含んでなる、ケロイド線維芽細胞の増殖抑制用組成物に関する。
Description
本特許出願は、2011年2月4日に出願された米国仮出願61/439,600号に基づく優先権の主張を伴うものであり、かかる先の特許出願における全開示内容は、引用することにより本明細書の一部とされる。
本発明は、新規なケロイド治療剤およびそれを用いた治療方法に関する。
ケロイドは、創傷治癒過程に生じる線維芽細胞の増殖およびI型コラーゲンを主とする細胞外基質の真皮での過剰蓄積を特徴とする皮膚の線維化疾患である[1]。ケロイドは、外傷、炎症、外科手術、熱傷後に生じ、時には自然に生じる。ケロイドは、赤色で硬い醜状を呈する瘢痕で、痒みおよび疼痛を伴う。肥厚性瘢痕は、元の創傷を超えないが、ケロイドは元の創傷の境界を越えて増殖し、自然には退縮せず、切除後に再発する傾向がある。耳、三角筋領域、前胸部、および胸骨前部領域(presternal area)は、身体におけるケロイドの好発部分である。ケロイドの一般的な治療は、単独または他の方法と併用した病変内コルチコステロイド注射、又は、放射線療法と併用したケロイド内切除である。ケロイド発生に関与する基本的な機序は依然として判明しておらず、ほとんどの治療は失敗し、治療後の再発率は高い。
過去十年間にわたる多くの研究により、種々の視点からケロイドの病因が研究されている。皮膚の色調の濃い人種においてケロイドが発生しやすいことから、ケロイドの遺伝的関与が示唆されている。[2、3]。ケロイド発生を促進する他の因子は、外傷の形態、創傷張力、感染、異物反応、および内分泌因子である[4]。ケロイドは、辺縁部ケロイドと中央部ケロイドとでは、増殖およびアポトーシスを含む生物学的な違いを示し、ケロイド病変から得られた培養線維芽細胞は、細胞培養中に、ケロイド特有な特徴を喪失することも示唆されている[5、6]。ケロイドの特徴は一般的に既知であるが、ケロイド形成の機序は、未だ明らかになっていない。ケロイドはヒトにのみ発生して動物では生じないため、理想的な動物実験モデルは存在せず、ケロイドの病因解明および治療法の開発は妨げられている[7]。
肝硬変、肺線維症、心血管疾患、進行性腎臓病、および全身性硬化症を含む他の線維増殖性疾患は、ヒトの健康を脅かすものである。しかしながら、現在のところ有効な治療法は存在しない。
ケロイドの有効な治療法を見出すために、本発明者らは、ブドウ、ピーナッツ、および赤ワインに存在し、虎杖根 (Kojo-kon)等の薬用植物の活性成分として同定もされている天然フィトアレキシンであるレスベラトロール(3,5,4’-trans-トリヒドロキシスチルベン)を検討した。
レスベラトロールは、SIRT1活性(サーチュイン、サイレント交配型情報調節因子2相同体(silent mating type information regulation 2 homolog))1の低分子誘導因子であり[8]、広く研究されている腫瘍予防物質である。レスベラトロールの生物活性は広く研究されており、多くの研究により、レスベラトロールが、虚血性心疾患、動脈硬化症、および癌を含む幾つかの疾患に治療可能性を有することが示されている[9、10]。これまでの研究結果により、レスベラトロールは、肝臓線維芽細胞の細胞増殖、コラーゲン産生、α-平滑筋アクチン(α-SMA)の発現、およびマトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)の分泌に強い抑制効果を示すことが実証されている[11]。また、ラットの肝硬変CCl4モデルにおいて、レスベラトロール(resveratrol)は、NF-kb活性の抑制および形質転換増殖因子-β(TGF-β)の産生抑制による強い抗線維化効果を有することが示されている[12]。しかしながら、レスベラトロールが、ケロイド(keloid)において同様の効果を有することを示す報告はこれまでなされていない。本発明者らは、ケロイドに対するレスベラトロールの効果を鋭意研究し、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導することを見出した。本発明者らのデータは、レスベラトロールがケロイド治療に応用可能であることを示唆する。
レスベラトロールは、SIRT1活性(サーチュイン、サイレント交配型情報調節因子2相同体(silent mating type information regulation 2 homolog))1の低分子誘導因子であり[8]、広く研究されている腫瘍予防物質である。レスベラトロールの生物活性は広く研究されており、多くの研究により、レスベラトロールが、虚血性心疾患、動脈硬化症、および癌を含む幾つかの疾患に治療可能性を有することが示されている[9、10]。これまでの研究結果により、レスベラトロールは、肝臓線維芽細胞の細胞増殖、コラーゲン産生、α-平滑筋アクチン(α-SMA)の発現、およびマトリックスメタロプロテアーゼ2(MMP-2)の分泌に強い抑制効果を示すことが実証されている[11]。また、ラットの肝硬変CCl4モデルにおいて、レスベラトロール(resveratrol)は、NF-kb活性の抑制および形質転換増殖因子-β(TGF-β)の産生抑制による強い抗線維化効果を有することが示されている[12]。しかしながら、レスベラトロールが、ケロイド(keloid)において同様の効果を有することを示す報告はこれまでなされていない。本発明者らは、ケロイドに対するレスベラトロールの効果を鋭意研究し、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導することを見出した。本発明者らのデータは、レスベラトロールがケロイド治療に応用可能であることを示唆する。
また、本発明者らは、今般、さらに鋭意研究した結果、レスベラトロールをはじめとする特定のポリフェノール骨格を有する化合物が、真性ケロイドの線維芽細胞に対して顕著な増殖抑制効果を奏することを見出した。本発明は、かかる知見に基づくものである。
したがって、本発明は、真性ケロイドの線維芽細胞を顕著に抑制しうる新規ケロイド治療剤およびそれを用いた治療方法の提供をその目的としている。
本発明によれば、式(I)に記載のポリフェノールを含んでなる、ケロイド治療剤が提供される:
(式中、
R1は、CHまたは酸素原子であり、
R2は、水素原子、CHまたはC(OH)であり、
R3は、水素原子、C(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)であり、
R4は、水素原子または水酸基であり、ここで、
R1がCH基である場合、R1と*で表される炭素との間の結合は二重結合であり、R2と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2とR3との間の結合は存在せず、かつR2およびR3は水素原子であり、
R1が酸素原子である場合、R1と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2とR3との間の結合は単結合であり、かつR2はCH基またはC(OH)基であり、R3はC(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)である)。
R1は、CHまたは酸素原子であり、
R2は、水素原子、CHまたはC(OH)であり、
R3は、水素原子、C(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)であり、
R4は、水素原子または水酸基であり、ここで、
R1がCH基である場合、R1と*で表される炭素との間の結合は二重結合であり、R2と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2とR3との間の結合は存在せず、かつR2およびR3は水素原子であり、
R1が酸素原子である場合、R1と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2とR3との間の結合は単結合であり、かつR2はCH基またはC(OH)基であり、R3はC(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)である)。
また、本発明の別の態様によれば、式(I)に記載のポリフェノールの有効量をケロイド病変部位に投与することを含んでなる、ケロイドの治療方法が提供される。
本発明によれば、とりわけ真性ケロイドの線維芽細胞の増殖を顕著に抑制することができる。
本明細書において、「ケロイド」とは、瘢痕組織が過剰に増殖した病変であり、良性皮膚線維増殖性病変に分類され、真性ケロイドともいう。したがって、本発明の「ケロイド」は、類縁病変である肥厚性瘢痕とは区別される。
式(I)のポリフェノール/治療剤
本発明のケロイド治療剤は、式(I)のポリフェノールを有効成分として含んでなることを一つの特徴としている。かかる式(I)のポリフェノールが、真性ケロイド線維芽細胞に対する顕著な増殖抑制活性を有することは意外な事実である。
本発明のケロイド治療剤は、式(I)のポリフェノールを有効成分として含んでなることを一つの特徴としている。かかる式(I)のポリフェノールが、真性ケロイド線維芽細胞に対する顕著な増殖抑制活性を有することは意外な事実である。
本発明の好ましい態様によれば、R2は水素原子またはC(OH)であり、R3が水素原子またはC(=O)である。
また、本発明の別の態様によれば、R1がCH基であり、R1と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2とR3との間の結合は存在せず、かつR2およびR3は水素原子である。また、より好ましい別の態様によれば、R4は水素原子であり、式(I)のポリフェノールはレスベラトロールである。式(I)のポリフェノールがレスベラトロールである場合、ケロイド線維芽細胞のアポトーシスを誘導する上で特に有利である。
また、本発明の別の態様によれば、R1は酸素原子であり、R1と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2とR3との間の結合は単結合であり、かつR2はCH基またはC(OH)基であり、R3はC(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)である。また、より好ましい別の態様によれば、R2はC(OH)基であり、R3はC(=O)である。さらに好ましい別の態様によれば、R4は水酸基であり、式(I)のポリフェノールはケルセチンである。
上記の他、本発明のポリフェノールは、式(I)に包含される限り特に限定されず、スチルベノイド(Kai Xiao et al. Stilbenoids: Chemistry and bioactivities. Studies in Natural Products Chemistry Volume 34, 2008, Pages 453-646に示されているもの等)を含んでいてよい。本発明に包含されるスチルベノイドおよびポリフェノールのケロイド治療活性は、例えば、本出願で開示された方法(実施例1~7)を用いて確認することができる。
本発明のポリフェノールは、天然物であってもよく、合成品または市販品であってもよい。本発明のポリフェノールが、例えば、レスベラトロールまたはケルセチン等をはじめとする公知のポリフェノールである場合、当業者は、公知の柑橘類、植物成分から容易に単離精製して取得することができる。
本発明のケロイド治療剤は、式(I)のポリフェノールをそのまま治療剤として用いてもよく、後述する他の成分とともに組成物として用いてもよい。本発明のケロイド治療剤におけるポリフェノールの含有量は、特に限定されず、例えば、0.0002~20重量%であり、好ましくは0.02~2重量%である。
また、製剤中のポリフェノールの濃度は、特に限定されず、通常は1mM~1Mの範囲とすることができる。しかしながら、注射剤の場合には、例えば、その濃度範囲は、200μM~500mM、好ましくは1mM~100mMとしてもよい。
また、本発明のケロイド治療剤の形態は、特に限定されず、経皮的投与の場合、軟膏剤、ゲル製剤、クリーム剤、液剤、スプレー剤、貼付剤、およびローション剤等の医薬製剤の形態で好適に使用することができる。これら製剤は、式(I)のポリフェノール、その薬理学的に許容される塩、エステル、アミド、プロドラッグ、それらの類似体(米国特許第6,790,869号、米国特許出願第10/071,124号、および他所で開示されている)およびそれらの組み合わせからなる群から選択される有効成分を、薬学的に許容可能な他の成分と共に使用して従来方法により調製することができる。かかる他の成分としては、特に限定されないが、例えば、公知の薬学的に許容される担体または希釈剤、例えば、炭化水素(例えば、ペトロラタム、スクアラン、流動パラフィン等)、高級アルコール(例えば、ステアリルアルコール、セチルアルコール等)、高級脂肪酸低級アルキルエステル(例えば、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル等)、動物脂(例えば、ラノリン等)、多価アルコール(例えば、グリセリン、プロピレングリコール等)、ポリエチレングリコール(例えば、マクロゴール400、マクロゴール4000等)、グリセリンの脂肪酸エステル(例えば、モノステアリン酸グリセリン等)、界面活性剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリエチレングリコールモノステアラート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルホスファート(商標名、NIKKOL DDP-2、日本サーファクタント工業により製造)等)、ろう、樹脂、水、および随意に保存剤(例えば、パラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸ブチル等)が挙げられる。
また、ケロイド治療剤は、経口または非経口投与用に提供することもできる。その場合、上記に示されるような他の成分を含んでいてもよく、経口または非経口薬物投与に特に好適な薬学的に許容される担体、媒体、添加剤等を選択して含有させてもよい。かかる製剤は、例えば、ポリフェノール含有マイクロエマルジョンとして提供することができる。
用途
本発明によれば、ケロイド線維芽細胞の増殖抑制を有する式(I)のポリフェノールを患者のケロイド病変部位に投与することにより、効果的にケロイド治療を行うことができる。したがって、一つの態様によれば、ケロイド治療剤の製造における、式(I)のポリフェノールの使用が提供される。また、好ましい態様によれば、式(I)のポリフェノールは、ケロイド線維芽細胞の増殖抑制に用いられる。
本発明によれば、ケロイド線維芽細胞の増殖抑制を有する式(I)のポリフェノールを患者のケロイド病変部位に投与することにより、効果的にケロイド治療を行うことができる。したがって、一つの態様によれば、ケロイド治療剤の製造における、式(I)のポリフェノールの使用が提供される。また、好ましい態様によれば、式(I)のポリフェノールは、ケロイド線維芽細胞の増殖抑制に用いられる。
また、本発明のポリフェノールは、ケロイド線維芽細胞のアポトーシス誘導において好適に用いることができる。ケロイド線維芽細胞のアポトーシス誘導に適用する場合、本発明のポリフェノールはレスベラトロールが好ましい。
また、本発明のポリフェノールは、真性ケロイド線維芽細胞におけるI型コラーゲン、HSP47またはTGF-β1の発現を効果的に抑制することができる。したがって、本発明の別の態様によれば、式(I)のポリフェノールを含んでなる、真性ケロイド線維芽細胞におけるI型コラーゲン、HSP47またはTGF-β1の発現抑制剤が提供される。
本発明のケロイド治療剤の有効量、用量および用法は、式(I)のポリフェノールのケロイド線維芽細胞の増殖抑制活性またはアポトーシス誘導活性レベル、ポリフェノール含有量、ケロイドの重症度および状態、ケロイドの継続年数、および患者の年齢および体重等に応じて当業者が適宜決定することができる。
一つの態様によれば、本発明のケロイド治療剤は、局所塗布により投与することができる。局所塗布の場合、ケロイド治療剤は、特に限定されないが、好ましくは1塗布当たり約0.1~約50mg/cm2(皮膚面積)で、ケロイド領域またはその周辺領域に投与される。
また、別の態様によれば、本発明のケロイド治療剤は、好ましくはケロイド病変部位への病変内注射により投与される。注射は、局所塗布よりも低い有効濃度しか必要としないことは当技術分野で周知である。注射の場合、ケロイド治療剤は、特に限定されないが、例えば、約0.004~約10mg/cm2、好ましくは約0.02~約2mg/cm2(皮膚面積)で投与される。
また、本発明のケロイド治療剤は、特に限定されないが、例えば、1日当たり1回~数回投与することができる。
本発明のケロイド治療剤が適用される患者は、通常はヒトであるが、哺乳動物であってもよく、本発明にはかかる態様も包含される。
また、本発明におけるケロイド病変部位は、特に限定されないが、好適な例としては、耳、肩、胸または恥骨部(public region)が挙げられるが、好ましくは肩、胸または恥骨部である。
また、本発明におけるケロイド病変部位は、特に限定されないが、好適な例としては、耳、肩、胸または恥骨部(public region)が挙げられるが、好ましくは肩、胸または恥骨部である。
また、本発明の特定の態様によれば、ケロイド線維芽細胞の治療方法であって、ケロイド線維芽細胞の増殖を抑制するのにおよび/またはケロイド線維芽細胞のアポトーシスを誘導するのに有効な量の組成物を、ケロイド線維芽細胞に提供することを含み、上記組成物がレスベラトロールから本質的になる方法が提供される。また、より好ましい態様によれば、上記ケロイド線維芽細胞の治療方法において、レスベラトロールは、病変内注射により前記ケロイド線維芽細胞に提供される。また、上記より好ましい態様において、レスベラトロールは、皮膚1cm2当たり約0.02~約2mgの量で提供されることが好ましい。また、別の好ましい態様によれば、上記ケロイド線維芽細胞の治療方法において、レスベラトロールは、局所塗布によりケロイド線維芽細胞に提供される。また、上記別の好ましい態様において、レスベラトロールは、皮膚1cm2当たり約0.1~約50mgの量で提供されることが好ましい。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
材料および手順
実施例1~7は、特に記載する以外、以下の1~13に記載の材料および手順に準じて実施した。
実施例1~7は、特に記載する以外、以下の1~13に記載の材料および手順に準じて実施した。
1.培地および化学薬品
ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)およびウシ胎仔血清(FCS)は、Invitrogen社、東京、日本から購入した。エチレンジアミン四酢酸(EDTA、0.02%)は、Boehringer Mannheim社、インディアナ州、米国から購入した。レスベラトロールは、Cayman Chemical Company社、(アンアーバー、ミシガン州、米国から購入した。
ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)およびウシ胎仔血清(FCS)は、Invitrogen社、東京、日本から購入した。エチレンジアミン四酢酸(EDTA、0.02%)は、Boehringer Mannheim社、インディアナ州、米国から購入した。レスベラトロールは、Cayman Chemical Company社、(アンアーバー、ミシガン州、米国から購入した。
2.細胞培養
ケロイド組織は、札幌医科大学医学部の倫理指針にしたがって説明と同意を得た後で、外科的切除により5人の異なる日本人患者から取得した。ケロイド組織試料は全て、病理学的に検査して診断を確認した。それらの詳細情報は、表1に列挙されている。
ケロイド組織は、札幌医科大学医学部の倫理指針にしたがって説明と同意を得た後で、外科的切除により5人の異なる日本人患者から取得した。ケロイド組織試料は全て、病理学的に検査して診断を確認した。それらの詳細情報は、表1に列挙されている。
ケロイド病変を切除した後、各ケロイド病変の盛り上がった赤色の領域(辺縁部分)および退縮した柔らかい領域(中央部分)から、全層生検材料を得た。explant法による繊維芽細胞の細胞培養物を用意した。少量の組織を切って脂肪を取り除き、直径1mm未満の小片に切り刻んだ。組織片を、5%CO2湿潤大気中37℃にて、10%FCS添加DMEM中で培養した。2~3日毎に培地を交換した。初代培養の7~14日後に、培養した組織の辺縁部から増殖した細胞を継代した。2~5継代のケロイド線維芽細胞を、全ての実験で使用した。中央部のケロイド領域から採取した線維芽細胞を、ケロイド中央部線維芽細胞と称し、辺縁領域に由来するものをケロイド辺縁部線維芽細胞と称した。
より具体的培養方法としては、例えば、ケロイド線維芽細胞(2×103cell/cm2)を100mmディッシュまたは75cm2フラスコに播種するか、ケロイド線維芽細胞(1×103~104cell/cm2)を96ウェルプレートに播種し、その後10%FCS添加DMEMで24時間培養する手法が用いられた。また、特に記載しない限り、後続するレスベラトロールによる処理では無血清培地を用いた。
3.刺激物質
刺激物質がレスベラトロールの場合
細胞を、組織培養プレートに1×104/mlの濃度で播種した。10%FCS添加DMEM中で24時間インキュベーションした後、細胞を、無血清培地中で、レスベラトロール(0、25、50、または100μM)により表示の期間処理した。
刺激物質がレスベラトロールの場合
細胞を、組織培養プレートに1×104/mlの濃度で播種した。10%FCS添加DMEM中で24時間インキュベーションした後、細胞を、無血清培地中で、レスベラトロール(0、25、50、または100μM)により表示の期間処理した。
刺激物質がケルセチンまたはニコチンアミドの場合
細胞を、無血清培地中で、ケルセチンまたはニコチンアミドを各種濃度(0、 10、100μM)により表示の期間処理する以外、レスベラトロールの場合と同様に実験を行った。
細胞を、無血清培地中で、ケルセチンまたはニコチンアミドを各種濃度(0、 10、100μM)により表示の期間処理する以外、レスベラトロールの場合と同様に実験を行った。
4.逆転写ポリメラーゼ連鎖反応
刺激物質がレスベラトロールの場合1
I型コラーゲンおよびHSP47 mRNAの発現に対するレスベラトロールの効果を決定するために、ケロイド線維芽細胞を無血清培地中で、レスベラトロール(0、25、50、または100μM)により48時間処理した。前処理した細胞の全RNAを、製造業者の説明書にしたがって、RNeasyミニキット(QIAGEN社製、東京、日本)を使用して抽出した。逆転写(RT)は、Superscript III逆転写酵素(Invitrogen社製、東京、日本)を用いて、2μgの全RNAをテンプレートとして使用し、製造業者の説明書にしたがって実施した。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、taq DNAポリメラーゼ(QIAGEN社製、東京、日本)および特異的プライマー(表2-1)を使用して実施した。
刺激物質がレスベラトロールの場合1
I型コラーゲンおよびHSP47 mRNAの発現に対するレスベラトロールの効果を決定するために、ケロイド線維芽細胞を無血清培地中で、レスベラトロール(0、25、50、または100μM)により48時間処理した。前処理した細胞の全RNAを、製造業者の説明書にしたがって、RNeasyミニキット(QIAGEN社製、東京、日本)を使用して抽出した。逆転写(RT)は、Superscript III逆転写酵素(Invitrogen社製、東京、日本)を用いて、2μgの全RNAをテンプレートとして使用し、製造業者の説明書にしたがって実施した。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は、taq DNAポリメラーゼ(QIAGEN社製、東京、日本)および特異的プライマー(表2-1)を使用して実施した。
試料を、PCRサーマルサイクラー(Gene Amp、Life Technologies Japan社製、東京、日本)でインキュベートした。温度プロフィールは、94℃で15秒間の変性、60℃で30秒間のアニーリング、および72℃で30秒間の伸長、30サイクルで構成されていた。増幅された産物(15μl)を、TAE緩衝液中2%アガロースゲルに負荷し、分離バンドを、臭化エチジウム染色により視覚化した。バンドの相対密度を、Dolphin-View(倉敷紡績株式会社製、大阪、日本)を使用して定量化した。
刺激物質がケルセチンまたはニコチンアミドの場合
ケルセチンまたはニコチンアミドの処理濃度を0、10、または100μMとし、特異的プライマーとして表2-1に記載のものを用い、I型コラーゲンおよびHSP47 mRNAに加え、TGF-β1 mRNAを対象とする以外、レスベラトロールの場合と同様に逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を行った。
ケルセチンまたはニコチンアミドの処理濃度を0、10、または100μMとし、特異的プライマーとして表2-1に記載のものを用い、I型コラーゲンおよびHSP47 mRNAに加え、TGF-β1 mRNAを対象とする以外、レスベラトロールの場合と同様に逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を行った。
刺激物質がレスベラトロールの場合2
上記4.の1)の場合と同様の手法により、I型コラーゲン、α-SMAおよびHSP47 mRNAの発現に対するレスベラトロールの効果を確認した。
上記4.の1)の場合と同様の手法により、I型コラーゲン、α-SMAおよびHSP47 mRNAの発現に対するレスベラトロールの効果を確認した。
5.WST-1アッセイ
刺激物質がレスベラトロールの場合
細胞懸濁液を、96ウエル平底マイクロタイタープレートの各ウエルに添加し、処理前に24時間インキュベートした。その後、レスベラトロール溶液を、0、25、50、または100μMの濃度で各ウエルに添加した。レスベラトロールに曝して12、24、36、および48時間後、10μlのWST-1溶液(同仁化学研究所製、熊本、日本)を各ウエルに添加し、37℃で1時間インキュベートした。450nmの光学密度を、マイクロタイタープレートリーダー(ARVO SX、PerkinElmer社製、マサチューセッツ州、米国)で測定した。
刺激物質がレスベラトロールの場合
細胞懸濁液を、96ウエル平底マイクロタイタープレートの各ウエルに添加し、処理前に24時間インキュベートした。その後、レスベラトロール溶液を、0、25、50、または100μMの濃度で各ウエルに添加した。レスベラトロールに曝して12、24、36、および48時間後、10μlのWST-1溶液(同仁化学研究所製、熊本、日本)を各ウエルに添加し、37℃で1時間インキュベートした。450nmの光学密度を、マイクロタイタープレートリーダー(ARVO SX、PerkinElmer社製、マサチューセッツ州、米国)で測定した。
刺激物質がケルセチンまたはニコチンアミドの場合
ケルセチンまたはニコチンアミドを、0、10、または100μMの濃度で各ウエルに添加し、1~5日接触させる以外、レスベラトロールの場合と同様に実験を行った。
ケルセチンまたはニコチンアミドを、0、10、または100μMの濃度で各ウエルに添加し、1~5日接触させる以外、レスベラトロールの場合と同様に実験を行った。
6.酵素結合抗体免疫吸着アッセイ
ケロイド線維芽細胞を0、25、50、または100μMの濃度のレスベラトロールにより48時間処理した。処理した細胞培養上清を、滅菌試験管に収集した。TGF-β1濃度を、酵素結合抗体免疫吸着アッセイ(ELISA)技術(R&D Systems社製、ミネソタ州、米国)で決定した。総TGF-β1レベルを、製造業者の説明書(R&D Systems社製、ミネソタ州、米国)にしたがって、市販のELISAを使用してアッセイした。
ケロイド線維芽細胞を0、25、50、または100μMの濃度のレスベラトロールにより48時間処理した。処理した細胞培養上清を、滅菌試験管に収集した。TGF-β1濃度を、酵素結合抗体免疫吸着アッセイ(ELISA)技術(R&D Systems社製、ミネソタ州、米国)で決定した。総TGF-β1レベルを、製造業者の説明書(R&D Systems社製、ミネソタ州、米国)にしたがって、市販のELISAを使用してアッセイした。
7.カスパーゼ-3活性アッセイ
無血清培地中でレスベラトロール(100μM)により48時間処理した。処理したケロイド線維芽細胞のカスパーゼ活性レベルを、製造業者の説明書にしたがって、市販の蛍光アッセイキット(カスパーゼ比色定量プロテアーゼアッセイキット;MBL社製、名古屋、日本)を使用して決定した[13]。この蛍光アッセイでは、カスパーゼ-3活性を、蛍光基質DEVD-pNAの切断により測定した。分離細胞を含む細胞を収集および溶解した。その後、溶解産物を遠心分離し、清澄上清を収集した。上清をDEVE-pNAと共に37℃で1時間インキュベートした。各試料の光学密度を、プレートリーダー(ARVO SX、PerkinElmer社製、マサチューセッツ州、米国)を使用して、405nmで決定した。
無血清培地中でレスベラトロール(100μM)により48時間処理した。処理したケロイド線維芽細胞のカスパーゼ活性レベルを、製造業者の説明書にしたがって、市販の蛍光アッセイキット(カスパーゼ比色定量プロテアーゼアッセイキット;MBL社製、名古屋、日本)を使用して決定した[13]。この蛍光アッセイでは、カスパーゼ-3活性を、蛍光基質DEVD-pNAの切断により測定した。分離細胞を含む細胞を収集および溶解した。その後、溶解産物を遠心分離し、清澄上清を収集した。上清をDEVE-pNAと共に37℃で1時間インキュベートした。各試料の光学密度を、プレートリーダー(ARVO SX、PerkinElmer社製、マサチューセッツ州、米国)を使用して、405nmで決定した。
8.アネキシン-Vアッセイ
ケロイド線維芽細胞を無血清培地中でレスベラトロール(100μM)により48時間処理した。インキュベーションを終了し、細胞を、0.02%EDTA溶液を使用して回収し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄した。その後、アポトーシス細胞を、製造業者の説明書にしたがって、アネキシン-V-Fluosおよび染色(アネキシン-V-FLUOS染色キット、ロシュダイアグノスティックス社製、東京、日本)を使用することにより決定した。その後、標識細胞を、FACSCaliburフローサイトメーター(Becton Dickinson社製、ニュージャージー州、米国)で計数した。
ケロイド線維芽細胞を無血清培地中でレスベラトロール(100μM)により48時間処理した。インキュベーションを終了し、細胞を、0.02%EDTA溶液を使用して回収し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄した。その後、アポトーシス細胞を、製造業者の説明書にしたがって、アネキシン-V-Fluosおよび染色(アネキシン-V-FLUOS染色キット、ロシュダイアグノスティックス社製、東京、日本)を使用することにより決定した。その後、標識細胞を、FACSCaliburフローサイトメーター(Becton Dickinson社製、ニュージャージー州、米国)で計数した。
9.細胞周期分析
レスベラトロールで処理した線維芽細胞の細胞周期分布パターンを調査するために、本発明者らは、フローサイトメトリーを使用して細胞周期分布を観察した。ケロイド線維芽細胞を無血清培地中でレスベラトロール(100μM)により48時間処理した。その後、細胞を0.02%EDTA溶液で回収し、洗浄し、収集した。線維芽細胞を、75%(容積/容積)の冷却エタノールで少なくとも1時間-20℃にて固定した。固定した細胞を遠心分離により収集し、RNase染色緩衝液(Phoenix Flow Systems社製、カリフォルニア州、米国)に再懸濁してDNAを染色し、最終的にFACSCaliburフローサイトメーター(Becton Dickinson社製、ニュージャージー州、米国)で分析した。ケロイド由来の線維芽細胞の細胞周期分布を、FACSCaliburフローサイトメーターで分析した。細胞周期分布は、Cell Questソフトウェアプログラム(Becton Dickinson社製、ニュージャージー州、米国)を使用して計算した。細胞周期のG0/G1、G2/M、S、およびサブG1期の細胞のパーセントは、付属のModFit LTソフトウェアプログラム(Verity Software House社製、メーン州、米国)を使用して自動分析した。データは、G0/G1、G2/M、S、およびサブG1期の細胞のパーセントとして表されている。
レスベラトロールで処理した線維芽細胞の細胞周期分布パターンを調査するために、本発明者らは、フローサイトメトリーを使用して細胞周期分布を観察した。ケロイド線維芽細胞を無血清培地中でレスベラトロール(100μM)により48時間処理した。その後、細胞を0.02%EDTA溶液で回収し、洗浄し、収集した。線維芽細胞を、75%(容積/容積)の冷却エタノールで少なくとも1時間-20℃にて固定した。固定した細胞を遠心分離により収集し、RNase染色緩衝液(Phoenix Flow Systems社製、カリフォルニア州、米国)に再懸濁してDNAを染色し、最終的にFACSCaliburフローサイトメーター(Becton Dickinson社製、ニュージャージー州、米国)で分析した。ケロイド由来の線維芽細胞の細胞周期分布を、FACSCaliburフローサイトメーターで分析した。細胞周期分布は、Cell Questソフトウェアプログラム(Becton Dickinson社製、ニュージャージー州、米国)を使用して計算した。細胞周期のG0/G1、G2/M、S、およびサブG1期の細胞のパーセントは、付属のModFit LTソフトウェアプログラム(Verity Software House社製、メーン州、米国)を使用して自動分析した。データは、G0/G1、G2/M、S、およびサブG1期の細胞のパーセントとして表されている。
10.統計分析
全ての実験において、データは、少なくとも三重反復実験による各群の平均±SD(標準偏差)で表した。統計分析は、スチューデントt検定を使用して実施し、0.05未満のp値を有意であるとみなした。
全ての実験において、データは、少なくとも三重反復実験による各群の平均±SD(標準偏差)で表した。統計分析は、スチューデントt検定を使用して実施し、0.05未満のp値を有意であるとみなした。
11.ケロイド線維芽細胞培養
本研究で使用したヒトケロイド線維芽細胞は、手術中に患者から切除されたケロイド組織をexplant法により培養して得た。細胞を、10%ウシ胎仔血清(FCS)添加DMEM中で維持し、5%CO2大気中37℃で増殖させた。
本研究で使用したヒトケロイド線維芽細胞は、手術中に患者から切除されたケロイド組織をexplant法により培養して得た。細胞を、10%ウシ胎仔血清(FCS)添加DMEM中で維持し、5%CO2大気中37℃で増殖させた。
12.コラーゲンゲルの調製
コラーゲン溶液を、I型アテロコラーゲン(atero-cllagen)溶液、10倍濃縮最少必須培地(10×MEM))、およびFCSと混合することにより調製し、8:1:1(容積/容積/容積)の比率で混合した。線維芽細胞を、0.05%トリプシンおよび0.02%EDTAで分散し、5×105細胞/mlの密度でコラーゲンゲル溶液に懸濁した。細胞懸濁液を、2ml/皿で6ウエル組織培養プレートに分散し、5%CO2大気下37℃でインキュベートした。その後、24時間後に、10%FCS添加DMEM2mlをゲルに注ぎ、一週間培養した。
コラーゲン溶液を、I型アテロコラーゲン(atero-cllagen)溶液、10倍濃縮最少必須培地(10×MEM))、およびFCSと混合することにより調製し、8:1:1(容積/容積/容積)の比率で混合した。線維芽細胞を、0.05%トリプシンおよび0.02%EDTAで分散し、5×105細胞/mlの密度でコラーゲンゲル溶液に懸濁した。細胞懸濁液を、2ml/皿で6ウエル組織培養プレートに分散し、5%CO2大気下37℃でインキュベートした。その後、24時間後に、10%FCS添加DMEM2mlをゲルに注ぎ、一週間培養した。
13.ヌードマウスへのコラーゲンゲルの移植
培養したコラーゲンゲルを、体重が20~25gのヌードマウスの背部に移植した。移植後7日目にマウスを無作為にグループ化し、1ゲル当たり2mgのレスベラトロールまたは媒体(PBS)を7日間にわたって移植領域内に注射した。各移植ゲルの長軸および短軸を測定し、表面積を計算した。移植ゲルのサイズは、レスベラトロール注射前の状態の表面積を100%としたパーセントで表した。各実験群(n=3)につき、3つのゲルを使用した。
培養したコラーゲンゲルを、体重が20~25gのヌードマウスの背部に移植した。移植後7日目にマウスを無作為にグループ化し、1ゲル当たり2mgのレスベラトロールまたは媒体(PBS)を7日間にわたって移植領域内に注射した。各移植ゲルの長軸および短軸を測定し、表面積を計算した。移植ゲルのサイズは、レスベラトロール注射前の状態の表面積を100%としたパーセントで表した。各実験群(n=3)につき、3つのゲルを使用した。
実施例1:レスベラトロールによるケロイド線維芽細胞のI型コラーゲンおよびHSP47のmRNA発現抑制
ケロイド線維芽細胞のI型コラーゲンおよびα―SMAのmRNA発現に対するレスベラトロールの効果を、まず研究した。ケロイド線維芽細胞を、レスベラトロールで48時間処理した。前処理した細胞の全RNAを、RT-PCRにより抽出し、分析した。I型コラーゲンおよびα-SMAのmRNA発現は、ケロイド線維芽細胞において用量依存的に減少した(図1AおよびC)。
ケロイド線維芽細胞のI型コラーゲンおよびα―SMAのmRNA発現に対するレスベラトロールの効果を、まず研究した。ケロイド線維芽細胞を、レスベラトロールで48時間処理した。前処理した細胞の全RNAを、RT-PCRにより抽出し、分析した。I型コラーゲンおよびα-SMAのmRNA発現は、ケロイド線維芽細胞において用量依存的に減少した(図1AおよびC)。
HSP47は、折り畳み、構築、および小胞体からの輸送プロセス中にプロコラーゲンと相互作用するコラーゲン特異的分子シャペロンである[14]。HSP47の発現は、ケロイドを含む線維化疾患におけるコラーゲンの発現と緊密に関連している[15]。
レスベラトロール処理は、HSP47 mRNA発現に対して、I型コラーゲンと同様の抑制効果を示した(図1A)。抑制は、レスベラトロール処理後の2日目で明らかだった。この結果は、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞のコラーゲン産生を抑制することを示唆した。
レスベラトロール処理は、HSP47 mRNA発現に対して、I型コラーゲンと同様の抑制効果を示した(図1A)。抑制は、レスベラトロール処理後の2日目で明らかだった。この結果は、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞のコラーゲン産生を抑制することを示唆した。
実施例2:レスベラトロールによるケロイド線維芽細胞のTGF-β1産生低減
TGF-β1は、線維形成の重要なメディエーターの1つである。TGF-β1は、ケロイド組織で過剰発現しており、線維芽細胞の増殖を刺激することが知られている。また、TGF-β1は、I型コラーゲン合成を促進し、コラゲナーゼの転写を抑制する[16]。したがって、次に、本発明者らは、TGF-β1 ELISAキットを使用してアッセイを実施し、培養液上清に存在するTGF-β1タンパク質の量を定量化した。ケロイド線維芽細胞を、レスベラトロールで48時間処理した。細胞培養上清を収集し、TGF-β1濃度を決定した。レスベラトロール(100μM)は、ケロイド辺縁部線維芽細胞のTGF-β1産生を有意に抑制し(P<0.05)、それは線維化抑制と一致していた(図1B)。
TGF-β1は、線維形成の重要なメディエーターの1つである。TGF-β1は、ケロイド組織で過剰発現しており、線維芽細胞の増殖を刺激することが知られている。また、TGF-β1は、I型コラーゲン合成を促進し、コラゲナーゼの転写を抑制する[16]。したがって、次に、本発明者らは、TGF-β1 ELISAキットを使用してアッセイを実施し、培養液上清に存在するTGF-β1タンパク質の量を定量化した。ケロイド線維芽細胞を、レスベラトロールで48時間処理した。細胞培養上清を収集し、TGF-β1濃度を決定した。レスベラトロール(100μM)は、ケロイド辺縁部線維芽細胞のTGF-β1産生を有意に抑制し(P<0.05)、それは線維化抑制と一致していた(図1B)。
実施例3:レスベラトロールによるケロイド線維芽細胞の増殖抑制
本発明者らは、ケロイド線維芽細胞増殖に対するレスベラトロールの効果を研究した。細胞を、0、25、50、または100μMの濃度のレスベラトロールで処理し、48時間まで培養した(図2)。レスベラトロール処理によって、ケロイド線維芽細胞の増殖が濃度依存的に抑制されることが示された。
本発明者らは、ケロイド線維芽細胞増殖に対するレスベラトロールの効果を研究した。細胞を、0、25、50、または100μMの濃度のレスベラトロールで処理し、48時間まで培養した(図2)。レスベラトロール処理によって、ケロイド線維芽細胞の増殖が濃度依存的に抑制されることが示された。
実施例4:レスベラトロールによるケロイド線維芽細胞のアポトーシス誘導
本発明者らは、レスベラトロールで処理した細胞が、丸くなり、退縮し、浮遊するという、未処理対照では見られなかったアポトーシス細胞の特徴を観察した(図3)。
本発明者らは、レスベラトロールで処理した細胞が、丸くなり、退縮し、浮遊するという、未処理対照では見られなかったアポトーシス細胞の特徴を観察した(図3)。
レスベラトロールの増殖抑制機序を調査するため、アネキシン-VおよびPIによる2色染色を使用して、初期アポトーシスおよびその後に細胞死を起こす細胞の割合を検出した。本発明者らは、レスベラトロールによるケロイド線維芽細胞の増殖抑制の経時的経過に関する本発明者らの初期観察に基づいて、48時間のみで細胞アポトーシスを評価した。
図4Aに示されているように、レスベラトロール(100μM)は、ケロイド線維芽細胞において細胞アポトーシスを誘導した。ケロイド中央部線維芽細胞では、全細胞の9.58%が初期アポトーシスを起こし、後期アポトーシスは24.51%、ネクローシスは6.57%だった。ケロイド辺縁部線維芽細胞では、全細胞の3.14%が初期アポトーシスを起こし、後期アポトーシスは18.49%、ネクローシスは0.98%だった。
また、上記と同様の試験を繰り返した結果、結果は、図4Bおよび表3-2に示される通りであった。レスベラトロール(100μM)は、ケロイド線維芽細胞において細胞アポトーシスを誘導した。ケロイド中央部線維芽細胞では、全細胞の18.7%が初期アポトーシスを起こし、後期アポトーシスは73.2%、ネクローシスは7.9%だった。ケロイド辺縁部線維芽細胞では、全細胞の49.7%が初期アポトーシスを起こし、後期アポトーシスは19.8%、ネクローシスは7.1%だった。
次に、細胞周期に対するレスベラトロールの効果を理解するために、ケロイド線維芽細胞をレスベラトロール(100μM)で処理し、細胞周期をフローサイトメトリーにより分析した。データは、G0/G1期、G2/M期、S期、およびサブG1期(アポトーシス)の細胞のパーセントとして表されている。中央および辺縁ケロイド線維芽細胞は両方とも、48時間のレスベラトロールによる処理後に、アポトーシス細胞数の著しい増加を示した(図5)。この効果の程度は、ケロイド辺縁部線維芽細胞において、ケロイド中央部線維芽細胞より大きかった。したがって、ケロイド辺縁部線維芽細胞は、ケロイド中央部線維芽細胞よりもアポトーシスに感受性である可能性がある。
カスパーゼ-3は、アポトーシス刺激を行う重要なエフェクター分子であることが知られているため[17、18]、本発明者らは、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞においてカスパーゼ-3を活性化したか否かを調査した。カスパーゼ-3活性を測定するために、DEVD-pNAを基質として使用して、レスベラトロールで処理したケロイド線維芽細胞に由来する溶解産物を、カスパーゼ-3活性について分析した。本発明者らは、カスパーゼ-3が、処理後8時間で、レスベラトロールで処理したケロイド線維芽細胞において活性化されたことを観察した(図6)。これらの結果は、カスパーゼ-3が、アポトーシスの初期段階においてレスベラトロールにより活性化される可能性を示唆した。この効果の程度は、ケロイド中央部線維芽細胞よりもケロイド辺縁部線維芽細胞でより大きく、それは、細胞周期分析の結果と一致した。
実施例5.レスベラトロールの抗繊維症効果に関するin vivo研究
ケロイド線維芽細胞を埋込んだコラーゲンゲル1個(5×105細胞/ml)をヌードマウスの皮膚下に移植した。次に、ゲル移植領域内に、レスベラトロール(100mM、100μl)またはコントロールの媒体(PBS、100μl)を注射した(図7参照)。
その結果、図8に示される通りであった。ここで、データは、各群(n=3)の平均値±S.D.を示す(*p<0.05)。レスベラトロールを注射すると、埋込んだケロイド線維芽細胞は有意に減少した。
ケロイド線維芽細胞を埋込んだコラーゲンゲル1個(5×105細胞/ml)をヌードマウスの皮膚下に移植した。次に、ゲル移植領域内に、レスベラトロール(100mM、100μl)またはコントロールの媒体(PBS、100μl)を注射した(図7参照)。
その結果、図8に示される通りであった。ここで、データは、各群(n=3)の平均値±S.D.を示す(*p<0.05)。レスベラトロールを注射すると、埋込んだケロイド線維芽細胞は有意に減少した。
実施例1~5の総括
今日、細胞外マトリックスの大量蓄積を特徴とし、異常な創傷治癒中に生じる良性のコラーゲン性腫瘍であるケロイドの効果的な薬理学的治療法は存在しない。I型コラーゲンは、ケロイドにおける最も重要な要素である。実際に、本発明者らの予備実験では、I型コラーゲンmRNAの発現は、同じ患者に由来する正常な皮膚線維芽細胞と比較して、ケロイド線維芽細胞では過剰発現していることがわかった(データ非表示)。アフリカ系アメリカ人、ラテンアメリカ人、および東アジア人を含む、皮膚の色調の濃い人種は、ケロイド形成に罹患し易いため[19]、遺伝的要因が、それに重要な役割を果たしていると考えられている。最近、フォークヘッド転写因子L2(FOXL2)および神経前駆細胞発現/発生的下方制御4(NEDD4、neural precursor cell expressed, developmentally down-regulated 4)が、ケロイドの予防および治療に寄与する可能性があるケロイド関連遺伝子であることが特定された。しかしながら、ケロイドにおけるこれら遺伝子の関連性を証明するためには、更なる研究が必要である[20]。ケロイド線維芽細胞の増殖能力は、正常な皮膚線維芽細胞より高く、ケロイド線維芽細胞は、抗Fas抗体、スタウロスポリン、およびC2セラミド等の幾つかの刺激により誘導されるアポトーシスに抵抗性であることが報告されている[21、22]。アポトーシスは、創傷治癒プロセスにおいて、肉芽期から正常な瘢痕への移行を媒介する場合がある。これらの知見から、ケロイドは、細胞増殖が遷延しアポトーシスに抵抗性であり、コラーゲン蓄積を生じる異常な創傷治癒過程の結果、成り立つものであると示唆される。レスベラトロールは、様々な機序により抗線維化効果を示すことが報告されているが[23、24]、ケロイドに対するその影響は全く知られていない。本発明者らは、レスベラトロールが、コラーゲン産生、細胞増殖、およびアポトーシスに関してケロイド線維芽細胞に有効であるか否かを研究した。
今日、細胞外マトリックスの大量蓄積を特徴とし、異常な創傷治癒中に生じる良性のコラーゲン性腫瘍であるケロイドの効果的な薬理学的治療法は存在しない。I型コラーゲンは、ケロイドにおける最も重要な要素である。実際に、本発明者らの予備実験では、I型コラーゲンmRNAの発現は、同じ患者に由来する正常な皮膚線維芽細胞と比較して、ケロイド線維芽細胞では過剰発現していることがわかった(データ非表示)。アフリカ系アメリカ人、ラテンアメリカ人、および東アジア人を含む、皮膚の色調の濃い人種は、ケロイド形成に罹患し易いため[19]、遺伝的要因が、それに重要な役割を果たしていると考えられている。最近、フォークヘッド転写因子L2(FOXL2)および神経前駆細胞発現/発生的下方制御4(NEDD4、neural precursor cell expressed, developmentally down-regulated 4)が、ケロイドの予防および治療に寄与する可能性があるケロイド関連遺伝子であることが特定された。しかしながら、ケロイドにおけるこれら遺伝子の関連性を証明するためには、更なる研究が必要である[20]。ケロイド線維芽細胞の増殖能力は、正常な皮膚線維芽細胞より高く、ケロイド線維芽細胞は、抗Fas抗体、スタウロスポリン、およびC2セラミド等の幾つかの刺激により誘導されるアポトーシスに抵抗性であることが報告されている[21、22]。アポトーシスは、創傷治癒プロセスにおいて、肉芽期から正常な瘢痕への移行を媒介する場合がある。これらの知見から、ケロイドは、細胞増殖が遷延しアポトーシスに抵抗性であり、コラーゲン蓄積を生じる異常な創傷治癒過程の結果、成り立つものであると示唆される。レスベラトロールは、様々な機序により抗線維化効果を示すことが報告されているが[23、24]、ケロイドに対するその影響は全く知られていない。本発明者らは、レスベラトロールが、コラーゲン産生、細胞増殖、およびアポトーシスに関してケロイド線維芽細胞に有効であるか否かを研究した。
本発明者らは、まず始めに、細胞外マトリックスの主成分であるI型コラーゲンの発現に対するレスベラトロールの効果を研究した。その過剰発現は、ケロイド形成の病態生理学的特徴の1つである。本発明者らによる結果は、レスベラトロールが、I型コラーゲンmRNAの発現を用量依存的に抑制することを示した。また、α-SMAは、筋線維芽細胞のマーカーであることが知られている。本発明者らによる結果は、レスベラトロールが、α-SMAのmRNAの発現を用量依存的もまた抑制することを示した。次に、本発明者らは、HSP47およびTGF-β1の効果を含む、ケロイドの線維形成特性を調査した。HSP47は、線維化疾患におけるコラーゲン発現と共に上昇するコラーゲン特異的分子シャペロンである[14、25]。本発明者らの予備実験では、ケロイド組織は、免疫組織化学的分析では正常皮膚組織より抗HSP47抗体でより強く染色され、それは、文献[15]の報告と一致した。HSP47に対するアンチセンスオリゴヌクレオチド、およびHSP47特異的siRNAの形質移入を使用した幾つかの実験では、HSP47発現を抑制することで、コラーゲンの蓄積を抑制することができることが明らかにされた[26、27]。また、本発明者らは、HSP47のmRNA発現が、レスベラトロールで処理したケロイド線維芽細胞において著しく減少したことを見出し、それがコラーゲン蓄積を抑制する場合があることを示唆する。TGF-β1は、最も顕著な線維形成特性を示し[28]、ケロイド線維芽細胞におけるTGF-β1の主な役割は、I型コラーゲン蓄積の正の調節であると考えられる[16]。レスベラトロール100μMで処理した後、ケロイド辺縁部線維芽細胞の総TGF-β1産生は、著しく抑制されていたことが当該ケロイド線維芽細胞のELISAによって示された。一方、RT-PCRでは、レスベラトロール処理によりケロイド線維芽細胞のTGF-β1mRNA発現は抑制されず(データ非表示)、レスベラトロールが、転写レベルにおいて、線維芽細胞のTGF-β1発現に影響を及ぼさない場合があることを示唆した。しかしながら、レスベラトロールの抗線維化効果の詳細な機序は、依然として明らかではない。ラット肝線維症モデルにおいて、レスベラトロールは、肝性星細胞のTGF-β1 mRNA発現および増殖を抑制し、これにより、その抗線維化機序が説明される[12、23]。しかしながら、I型コラーゲンに対するTGF-β1活性化効果は、複雑であると考えられる。ELISAの結果に基づき、本発明者らは、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞に直接作用し、TGF-β1の内因的合成を抑制することができ、その結果としてI型コラーゲン発現の抑制がもたらされると推測した。加えてSasakiら[29]は、TGF-β1がHSF1を活性化し、したがってHSP47 mRNAの転写を刺激し、その結果としてヒト線維芽細胞におけるHSP47タンパク質の発現増加をもたらすことを示した。これらの観察は、本研究における知見と合わせると、レスベラトロールが、少なくとも部分的に、TGF-β1産生の抑制によりまたはHSP47発現の抑制により、コラーゲン蓄積を抑制することができることを示唆する。
次に、本発明者らは、ケロイドの病態的特徴であると考えられるケロイド線維芽細胞の細胞増殖およびアポトーシスに対するレスベラトロールの効果を研究した。本研究では、レスベラトロールは、ケロイド線維芽細胞増殖を用量依存的に減少させた。細胞増殖に対するその抑制効果の機序は、依然として判明していない。しかしながら、レスベラトロールによる増殖抑制は、レスベラトロールが、癌細胞を含む多数のタイプの細胞の増殖を抑制するため、一般的な知見である可能性があった[30~33]。レスベラトロールの別の効果は、アポトーシスを誘導する能力である。アポトーシスは、ケロイド組織の退縮の主要な要因であり、レスベラトロールによるケロイド線維芽細胞のアポトーシス増加は、レスベラトロールの抗線維化活性の分子機序に関与する可能性がある。本研究では、細胞周期分析およびアネキシン-Vアッセイの結果は、ケロイド線維芽細胞のレスベラトロール誘導性アポトーシスを示した。加えて、レスベラトロールは、カスパーゼ-3活性化を刺激した。レスベラトロールは、PI3K/Akt経路の抑制、p53のリン酸化の促進、およびミトコンドリアアポトーシス経路による等の様々な機序により、白血病細胞系、乳房細胞系、骨髄腫細胞系、皮膚細胞系、胎児性横紋筋肉腫細胞系、および神経膠芽腫細胞系においてアポトーシスを引き起こすことが示されている[9、34~37]。ケロイド線維芽細胞では、様々なシグナル経路により機能する複数のアポトーシス誘因が示唆されているものの、レスベラトロールは、カスパーゼ-3依存的機序によりアポトーシスを誘導すると仮定することが可能である。TGF-β1は、ケロイド線維芽細胞において抗アポトーシス効果を示すため[21]、またはそれはNFkb活性の抑制によりアポトーシスを誘導する可能性があるため[38]、ケロイド線維芽細胞におけるレスベラトロールによるアポトーシスの別の機序は、TGF-β1の抑制によるものである可能性がある。そのin vivo効果を更に調査する必要がある。Luら[39]は、ケロイド中央部線維芽細胞およびケロイド辺縁部線維芽細胞間の細胞周期分布に有意差があったことを報告した。ほとんどのケロイド辺縁部線維芽細胞は、増殖期(G2/MおよびS)にあり、それらの高い増殖能力は、ケロイドの辺縁領域の過形成性増殖特徴を説明することができる。本発明者らは、レスベラトロールが、ケロイド中央部線維芽細胞よりもケロイド辺縁部線維芽細胞で、アポトーシスの誘導因子としてより有効であることを見出した。
結論として、本発明者らは、レスベラトロールが、ケロイドに対して抗線維症効果を示すか否かを決定するために、患者のケロイドに由来する培養ケロイド線維芽細胞を研究した。本発明者らは、レスベラトロールが、ケロイド線維芽細胞におけるI型コラーゲン蓄積の抑制に有効であることを実証した。加えて、レスベラトロールは、ケロイド線維芽細胞増殖を抑制し、ケロイド線維芽細胞のアポトーシス細胞死を誘導した。これらの知見は、レスベラトロールの抗線維化効果が、ケロイド線維芽細胞活性化の抑制およびアポトーシス促進効果(proapoptptic effect)に起因する可能性があることを示唆する。本発明者らの研究は、レスベラトロールによる患者の治療可能性を示唆し、したがってケロイド治療の治療戦略に対する新しい洞察を提供することができる。
実施例6.ケルセチンによる、ケロイド線維芽細胞のI型コラーゲン、HSP47およびTGF-βのmRNA発現抑制
ケルセチンを用いてケロイド線維芽細胞のI型コラーゲン、HSP47およびTGF-βのmRNA発現に対する抑制効果を、上記手順に従い検討した結果、ケロイド辺縁部線維芽細胞において、ケルセチンはI型コラーゲン、HSP47およびTGF-βの発現を用量依存的に抑制した(図9B、Q10およびQ100)。
一方、比較例としてSirt1阻害剤として知られるニコチンアミドを用いた結果、I型コラーゲン、HSP47およびTGF-βの発現に影響はなかった(図9AおよびB、N10およびN100)。
ケルセチンを用いてケロイド線維芽細胞のI型コラーゲン、HSP47およびTGF-βのmRNA発現に対する抑制効果を、上記手順に従い検討した結果、ケロイド辺縁部線維芽細胞において、ケルセチンはI型コラーゲン、HSP47およびTGF-βの発現を用量依存的に抑制した(図9B、Q10およびQ100)。
一方、比較例としてSirt1阻害剤として知られるニコチンアミドを用いた結果、I型コラーゲン、HSP47およびTGF-βの発現に影響はなかった(図9AおよびB、N10およびN100)。
実施例7:ケルセチンによるケロイド線維芽細胞の増殖抑制
ケルセチンを用いてケロイド中央部およびケロイド辺縁部線維芽細胞の増殖に対する抑制効果を、上記WST-1アッセイの手順に従い検討した。
ケロイド中央部線維芽細胞における結果を図11に示し、ケロイド辺縁部線維芽細胞における結果を図12に示す。ケロイド中央部およびケロイド辺縁部線維芽細胞のいずれにおいても、ケルセチンは有意な細胞増殖の抑制効果を示した。
一方、比較例としてニコチンアミドを用いて同様の実験を行った。ケロイド中央部線維芽細胞における結果を図13に示し、ケロイド辺縁部線維芽細胞における結果を図14に示す。ケロイド中央部およびケロイド辺縁部線維芽細胞のいずれにおいても、ニコチンアミドは有意な細胞増殖抑制効果を示さなかった。
ケルセチンを用いてケロイド中央部およびケロイド辺縁部線維芽細胞の増殖に対する抑制効果を、上記WST-1アッセイの手順に従い検討した。
ケロイド中央部線維芽細胞における結果を図11に示し、ケロイド辺縁部線維芽細胞における結果を図12に示す。ケロイド中央部およびケロイド辺縁部線維芽細胞のいずれにおいても、ケルセチンは有意な細胞増殖の抑制効果を示した。
一方、比較例としてニコチンアミドを用いて同様の実験を行った。ケロイド中央部線維芽細胞における結果を図13に示し、ケロイド辺縁部線維芽細胞における結果を図14に示す。ケロイド中央部およびケロイド辺縁部線維芽細胞のいずれにおいても、ニコチンアミドは有意な細胞増殖抑制効果を示さなかった。
参考文献
上記[1]~[39]は、以下に示す参考文献に当たる。これら参考文献の全開示内容は引用することにより本明細書の一部とされる。
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Claims (14)
- 式(I)に記載のポリフェノールを含んでなる、ケロイド治療剤:
(式中、
R1は、CHまたは酸素原子であり、
R2は、水素原子、CHまたはC(OH)であり、
R3は、水素原子、C(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)であり、
R4は、水素原子または水酸基であり、ここで、
R1がCH基である場合、R1と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2とR3との間の結合は存在せず、かつR2およびR3は水素原子であり、
R1が酸素原子である場合、R1と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2とR3との間の結合は単結合であり、かつR2はCH基またはC(OH)基であり、R3はC(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)である)。 - 前記ケロイドが真性ケロイドである、請求項1に記載の治療剤。
- R2が水素原子またはC(OH)であり、R3が水素原子またはC(=O)である、請求項1または2に記載の治療剤。
- 前記ポリフェノールがレスベラトロールである、請求項1~3のいずれか一項に記載の治療剤。
- ケロイド線維芽細胞の増殖抑制に用いられる、請求項1~4のいずれか一項に記載の治療剤。
- ケロイド線維芽細胞のアポトーシス誘導に用いられる、請求項4または5に記載の治療剤。
- 前記ポリフェノールが、局所塗布または病変内注射により投与される、請求項1~6のいずれか一項に記載の治療剤。
- 前記ポリフェノールが、皮膚1cm2当たり約0.02~約2mgの量で投与される、請求項1~7のいずれか一項に記載の治療剤。
- 前記ポリフェノールが、皮膚1cm2当たり約0.1~約50mgの量で投与される、請求項1~8のいずれか一項に記載の治療剤。
- 前記ケロイドが、肩、胸または恥骨部由来のものである、請求項1~9のいずれか一項に記載の治療剤。
- 式(I)に記載のポリフェノールの有効量をケロイド病変部位に投与することを含んでなる、ケロイドの治療方法:
(式中、
R1は、CHまたは酸素原子であり、
R2は、水素原子、CHまたはC(OH)であり、
R3は、水素原子、C(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)であり、
R4は、水素原子または水酸基であり、ここで、
R1がCH基である場合、R1と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2とR3との間の結合は存在せず、かつR2およびR3は水素原子であり、
R1が酸素原子である場合、R1と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2とR3との間の結合は単結合であり、かつR2はCH基またはC(OH)基であり、R3はC(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)である)。 - 前記ポリフェノールがレスベラトロールである、請求項11に記載の方法。
- ケロイド治療剤の製造における、式(I)に記載のポリフェノールの使用:
(式中、
R1は、CHまたは酸素原子であり、
R2は、水素原子、CHまたはC(OH)であり、
R3は、水素原子、C(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)であり、
R4は、水素原子または水酸基であり、ここで、
R1がCH基である場合、R1と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2と*の*の炭素との間の結合は単結合であり、R2とR3との間の結合は存在せず、かつR2およびR3は水素原子であり、
R1が酸素原子である場合、R1と*の炭素との間の結合は単結合であり、R2と*の炭素との間の結合は二重結合であり、R2とR3との間の結合は単結合であり、かつR2はCH基またはC(OH)基であり、R3はC(=O)、C(=NH)、CH2またはCH(OH)である)。 - 前記ポリフェノールがレスベラトロールである、請求項13に記載の使用。
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