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アデノシン（記号A）は、自然界に多様な誘導体の形で広く存在する有機化合物です。この分子は、β-N9-グリコシド結合を介してリボースに結合したアデニンから構成されています。アデノシンは、地球上のすべての生命に不可欠なRNAの4つのヌクレオシド構成要素の1つです（そしてその誘導体であるデオキシアデノシンはDNAの構成要素です）。その誘導体には、エネルギーキャリアであるアデノシン一リン酸、二リン酸、三リン酸（AMP/ADP/ATPとしても知られています）が含まれます。環状アデノシン一リン酸（cAMP）は、シグナル伝達に広く関与しています。アデノシンは、一部の心臓不整脈の静脈内投与薬として使用されます。
アデノシル（略称Adoまたは5'-dAdo）は、5'-ヒドロキシ（OH）基が除去されて形成される化学基です。アデノシルコバラミン（ビタミンB12の活性型[ 1 ] ）やラジカルSAM酵素のラジカルとして存在します。[ 2 ]
上室性頻拍（SVT）の患者では、アデノシンは、リズムを特定して変換するのに役立つ第一選択治療薬です。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
特定のSVTはアデノシンで正常に停止させることができます。[ 7 ]これには、AV結節をリエントリーに必要とするリエントリー性不整脈、例えばAVリエントリー性頻拍（AVRT）やAV結節リエントリー性頻拍（AVNRT）が含まれます。さらに、心房頻拍もアデノシンで停止できる場合があります。[ 8 ]
心房（心房細動や心房粗動など）または心室（単形性心室頻拍など）に限局し、リエントリー回路の一部として房室結節が関与しない速い心拍リズムは、通常アデノシンによって正常化されない。しかし、このような場合、アデノシンによって心室応答速度は一時的に遅くなる。[ 8 ]
アデノシンは房室結節依存性上室性頻拍に作用するため、クラスV抗不整脈薬とみなされています。アデノシンを使用して異常なリズムを除細動すると、心臓が数秒間心室静止状態になるのは正常です。これは、通常意識のある患者にとっては不安なことであり、胸部に狭心症のような感覚を伴います。[ 9 ]
アデノシンは、運動による十分な負荷試験を受けることができない患者において、タリウム（Tl-201）またはテクネチウム（Tc-99m）心筋灌流シンチグラフィー（核ストレス試験）の補助として使用される。 [ 10 ]
SVTの治療に使用する場合、アデノシンは1～2秒かけて急速ボーラス投与（通常は初回0.10～0.15 mg/kg）し、その後生理食塩水で急速フラッシュします（多くの場合、2方向または3方向のストップコックを使用します）。初回投与が効果がない場合、2分ごとに投与量をわずかに増量（0.05～0.1 mg/kgずつ増量）して、最大総投与量0.3 mg/kg（12 mgを超えない）まで繰り返します。アデノシンの半減期は非常に短い（10秒未満）ため、中心静脈カテーテルまたは太い近位末梢静脈から投与することが多く、下肢、PICCライン、またはより細い静脈に投与すると、心臓に到達する前に急速に代謝されるため、治療効果が得られない可能性があります。[ 3 ]「ストレステスト」などの動脈拡張のために投与する場合、投与量は通常0.14 mg/kg/分で、プロトコルに応じて4分または6分間投与されます。
メチルキサンチン類は受容体部位におけるアデノシンの結合を阻害するため、テオフィリンを服用中の患者では推奨用量を増量することがあります。一方、アデノシンはジピリダモール（ペルサンチン）やジアゼパム（バリウム）の効果を増強するため、これらの薬剤を服用中の患者では用量を減量することがよくあります。また、うっ血性心不全、心筋梗塞、ショック、低酸素症、慢性肝疾患または慢性腎疾患の患者、および高齢患者では、推奨用量を半減します。
アデノシン投与に伴う有害作用は、主に血管組織上のアデノシン受容体の活性化による血管拡張が原因です。アデノシンの副作用には、皮膚の紅潮、めまい、吐き気、発汗、神経過敏、しびれ、差し迫った破滅感などがあります。これらの作用は、アデノシンの代謝が速く半減期が短いため、通常は非常に短時間で治まります。まれではありますが、より深刻な心血管系への影響として、心不整脈（心房性期外収縮、心室性期外収縮、房室ブロックを含む）、低血圧、心筋虚血、遷延性心停止などが起こる可能性があります。[ 11 ]
ジピリダモールはアデノシンの作用を増強するため、より少ない用量で済む。
メチルキサンチン類（例えば、コーヒーに含まれるカフェイン、紅茶に含まれるテオフィリン、チョコレートに含まれるテオブロミンなど）はプリン構造を持ち、アデノシンと同じ受容体に結合します。[ 13 ]メチルキサンチン類はアデノシンの競合拮抗薬として作用し、その薬理作用を弱めることがあります。[ 14 ]メチルキサンチン類を大量に摂取する人は、アデノシンの投与量を増やす必要があるかもしれません。
カフェインは、アデノシンA1受容体へのアデノシンの結合を阻害することで作用し、神経伝達物質アセチルコリンの放出を促進します。[ 15 ]また、カフェインはホスホジエステラーゼの非選択的阻害によってサイクリックAMPレベルを上昇させます。[ 16 ]「カフェインはアデノシンと同様の三次元構造を持っている」ため、受容体に結合して阻害することができます。[ 17 ]
アデノシンの一般的な禁忌には以下が含まれる。
アデノシンは、多くの生理学的プロセスを調節する内因性プリンヌクレオシドです。アデノシンによる細胞シグナル伝達は、4つの既知のアデノシン受容体サブタイプ（ A 1、A 2A、A 2B、およびA 3 ）を介して起こります。[ 21 ]
正常細胞からの細胞外アデノシン濃度は約 300 nM ですが、細胞損傷 (炎症組織や虚血組織など) に応答して、これらの濃度は急速に上昇します (600～1,200 nM)。したがって、ストレスや損傷に関して、アデノシンの機能は主に細胞保護であり、低酸素、虚血、および発作活動の際に組織損傷を防ぎます。A 2A受容体の活性化は、一般的に抗炎症に分類される一連の応答を生み出します。[ 22 ]アデノシンの酵素的生成は、抗炎症または免疫抑制になる可能性があります。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
すべてのアデノシン受容体サブタイプ（A 1、A 2A、A 2B、およびA 3）はGタンパク質共役型受容体です。4つの受容体サブタイプは、アデニル酸シクラーゼ活性を刺激または阻害する能力に基づいてさらに分類されます。A 1受容体はG i/oと共役してcAMPレベルを低下させますが、A 2アデノシン受容体はG sと共役してアデニル酸シクラーゼ活性を刺激します。さらに、A 1受容体はG oと共役し、これはCa 2+コンダクタンスのアデノシン阻害を媒介することが報告されていますが、A 2BおよびA 3受容体はG qとも共役してホスホリパーゼ活性を刺激します。コーネル大学の研究者は最近、アデノシン受容体が血液脳関門（BBB）を開く鍵であることを示しました。アデノシンを投与されたマウスでは、パーキンソン病、アルツハイマー病、多発性硬化症、中枢神経系の癌に関連するアミロイドプラーク抗体およびプロドラッグの血液脳関門を介した輸送が増加することが示されている。[ 26 ]
アデノシンはグレリン/成長ホルモン分泌促進受容体の内因性アゴニストである。[ 27 ]しかし、食欲を増進させることはできるものの、この受容体の他のアゴニストとは異なり、アデノシンは成長ホルモンの分泌を誘導して血漿中の濃度を上昇させることはできない。[ 27 ]
アデノシンを静脈内投与すると、房室結節（AV結節）で一時的な心ブロックが起こります。これはA1受容体を介してアデニル酸シクラーゼを阻害し、cAMPを減少させ、内向き整流K +チャネルを介してK +流出を増加させることで細胞の過分極を引き起こし、その結果Ca2 +電流を阻害します。[ 28 ] [ 29 ]また、動脈壁の内側にある平滑筋の内皮依存性弛緩も引き起こします。これにより、動脈の「正常」な部分、つまりアテローム性プラークによって内皮が中膜から分離されていない部分が拡張します。この特性により、医師はアデノシンを使用して、正常部分と異常部分の違いを強調することで、冠動脈の閉塞を検査することができます。
アデノシンを投与すると、閉塞部位より先の冠動脈への血流も減少します。閉塞部位より先の部分がすでに最大限に拡張している状態でアデノシンを投与すると、他の冠動脈が拡張します。これは「冠動脈盗血現象」と呼ばれる現象です。これにより虚血組織への血流が減少し、結果として特徴的な胸痛が生じます。
セカンドメッセンジャーとして使用されるアデノシンは、アデノシン一リン酸（AMP）を介した新規プリン生合成の結果である可能性があるが、他の経路が存在する可能性もある。[ 30 ]
アデノシンが血流に入ると、赤血球や血管壁に存在するアデノシンデアミナーゼによって分解される。
アデノシンヌクレオシドトランスポーター阻害剤であるジピリダモールは、血流中にアデノシンを蓄積させる。これにより、冠状動脈の血管拡張が促進される。
アデノシンデアミナーゼ欠損症は、免疫不全の既知の原因である。
アデノシンアナログNITD008は、デングウイルスのRNA鎖合成を終結させることにより、組換えRNA依存性RNAポリメラーゼを直接阻害することが報告されている。この相互作用により、ウイルス血症のピークとサイトカインの上昇が抑制され、感染動物の致死が防止されるため、このフラビウイルスに対する新しい治療法の可能性が示唆されている。[ 31 ] 7-デアザアデノシンアナログは、C型肝炎ウイルスの複製を阻害することが示されている。[ 32 ] BCX4430は、エボラウイルスとマールブルグウイルスに対して防御効果がある。[ 33 ]このようなアデノシンアナログは経口投与できるため、臨床的に有用である可能性がある。
アデノシンはA2A受容体において抗炎症作用を持つと考えられている。[ 34 ] [ 35 ]実験動物では、糖尿病患者の足の傷にアデノシンを局所投与すると、組織の修復と再生が劇的に増加することが示されている。ヒトの創傷治癒不全や糖尿病に対するアデノシンの局所投与は、現在臨床試験中である。
一般的に、アデノシンは中枢神経系（CNS） において抑制効果を持つ。カフェインの刺激効果は、主に（ただし全てではないが）アデノシン受容体を遮断する能力によるものであり、それによってCNSにおけるアデノシンの抑制的緊張が低下する。このアデノシン活性の低下は、神経伝達物質ドーパミンとグルタミン酸の活性の増加につながる。[ 37 ]実験的証拠は、アデノシンとアデノシンアゴニストが、アデノシンA2A受容体を必要とするメカニズムを介してTrk受容体のリン酸化を活性化できることを示唆している。[ 38 ]脳内のアデノシンは、さまざまな神経細胞とグリア細胞集団に分布する3つの主要な受容体サブタイプ（A1、A2A、A3）を介して作用する。神経細胞のA1受容体の活性化は一般的に抑制効果を発揮し、シナプス調節に寄与する。アルツハイマー病の前臨床ノックインモデルでは、無症状期の神経細胞の過興奮はシナプス区画に由来し、アデノシン作動性トーンの欠損と関連していることが示されており、アデノシンシグナル伝達の障害が初期のシナプス機能障害に寄与している可能性が示唆されている。[ 39 ]
アデノシンは、薄毛の人の毛髪を太くする効果があることが示されています。[ 40 ] [ 41 ] 2013年の研究では、男性型脱毛症における局所用アデノシンとミノキシジルを比較し、アデノシンはミノキシジルと同等の効果（全体的な治療結果において）を示しましたが、「脱毛の予防と新しく生えた毛髪の出現がより速い」ため、患者の満足度が高いことがわかりました（結果を明確にするために、さらなる試験が求められました）。[ 42 ]
アデノシンは、体の睡眠・覚醒サイクルを調節する上で重要な因子です。[ 43 ]覚醒中は脳内のアデノシン濃度が上昇し、濃度が高くなりすぎると眠気を催し、睡眠中は濃度が低下して、目覚めたときに休息感をもたらします。アデノシン濃度が高いほど、眠気（睡眠欲求または睡眠圧とも呼ばれる）が強くなります。[ 44 ]不眠症に対する最も効果的な治療法の1つと考えられている認知行動療法（CBT-I）は、短期間の睡眠不足を利用して体内のアデノシン濃度を上昇・調節し、長期的に一貫した持続的な睡眠を促進することを目的としています。[ 45 ]
カンナビス の主要成分であるデルタ-9-テトラヒドロカンナビノール（THC）と内因性カンナビノイドであるアナンダミド（AEA）は、前脳基底部におけるアデノシン濃度の上昇によりラットの睡眠を誘発する。これらの成分は、CB1受容体の活性化を介して睡眠サイクル中の徐波睡眠も有意に増加させる。これらの知見は、睡眠が著しく低下する可能性のある状況において、カンナビノイドが睡眠を誘発する治療に利用できる可能性を示している。[ 46 ]