バトロキソビン

バトロキソビン

臨床データ
AHFS / Drugs.com	国際医薬品名
ATCコード	B02BX03 ( WHO )
識別子
CAS番号	9039-61-6 いいえ
ケムスパイダー	なし
ユニ	47RYF40GA9
ECHA 情報カード	100.029.914
いいえはい （これは何ですか？）（確認）

バトロキソビンはレプティラーゼとも呼ばれ、南米アンデス山脈の東に生息する毒ヘビの一種であるBothrops atroxとBothrops moojeniによって生成される、ベノムビン A活性を持つヘビ毒酵素です。トロンビンと同様にセリンプロテアーゼとして作用するヘモトキシンで、トロンビンの代替として多くの医学研究の対象となっています。Bothropsの異なる種から単離された異なる酵素がバトロキソビンと呼ばれていますが、特に明記しない限り、この記事では最も研究されている種類である B. moojeniによって生成されるバトロキソビンについて説明します。

ボスロップス・アトロックスは1758年にカール・リンネによって記載されていましたが、その毒の有効成分であるバトロキソビンは1954年にH.ブルックとG.セーラムによって初めて記載されました。 ^[1]その後の数年間で、このバトロキソビンの最初の記載は外科手術でいくつかの用途があることが示されました。バトロキソビンの特性への関心が高まったため、その止血効果と凝固に関する研究がいくつか発表されました。より最近では、1979年にドイツの研究で、より一般的に使用されているトロンビン時間の代替検査としてバトロキソビン（レプチラーゼ血餅退縮試験）の用途が示されました。^[2]この酵素はヘパリンの影響を受けないため、主に血液中にヘパリンが存在する場合に使用されます。最近の研究では、主に脊椎手術での用途の改善と、セリンプロテアーゼとしての用途に重点が置かれています。

バトロキソビンはセリンプロテアーゼファミリーのタンパク質です。バトロキソビンは生理機能と分子サイズにおいてトロンビンと密接に関連しています。ブラジルオオナマズ (Bothrops atrox) には 5 つの亜種が存在します。特定の亜種から得られるバトロキソビンは止血効果を示しますが、他の亜種から得られるタンパク質はフィブリノーゲンの分解を示します。一部の形態は止血効果が主効果であり、他の形態はフィブリノーゲンの分解が主効果です。ヘビ毒から自然に抽出されるバトロキソビンは、主にヘビBothrops moojeniから得られます。しかし、濃度が低く、タンパク質の精製が困難です。多くの場合、製品は汚染されたままであり、臨床目的で使用するのが困難です。理論的には、バトロキソビンの分子量は約 25.5 kDa のはずです。多くの場合、単離されたバトロキソビンはより重く、約 33 kDa です。分子量が高いのは、分泌中のグリコシル化修飾によるものです。重量の違いは、酵素から異なる糖鎖を除去することができるさまざまな精製手順によって生じます。毒から単離されたバトロキソビンは品質が非常に不規則であるため、現在では、Bothrops moojeni cDNA を使用して生物内で合成されることが増えています。^[3]

Bothrops moojeniから抽出されたバトロキソビンの構造と作用メカニズムは徹底的に研究されています。さまざまな亜種が存在し、各バトロキソビンの作用メカニズムは異なります。そのため、Bothrops moojeniバトロキソビンの構造はさらに解明されています。バトロキソビンの構造は、長年にわたってさまざまな研究グループによって研究されてきました。これらの研究は、主にBothrops moojeni cDNAからバトロキソビンを生物学的に合成し、この生成物を分析し、トロンビンやトリプシンなどの他のプロテアーゼに基づく相同性モデルを使用することによって行われてきました。1986年の初期の研究の1つでは、分子量が25.503 kDa、炭水化物を含むと32.312 kDaであり、231個のアミノ酸で構成されていることが示されました。^[4]アミノ酸配列は、トリプシン、トロンビン、そして最も顕著なのは膵臓カリクレインなどの他の既知の哺乳類セリンプロテアーゼと顕著な相同性を示した。したがって、これは確かにセリンプロテアーゼファミリーのメンバーであると結論付けられた。相同性に基づいて、ジスルフィド結合が特定され、構造がさらに解明された。1998年の後の分子モデリング研究では、マウスの腺カリクレインとバトロキソビンの相同性（約40％）を使用して、生物学的に活性なバトロキソビンの3D構造が提案された。現在まで、明確な3D構造は提案されていない。^[5]

1986年にBothrops moojeni由来のバトロキソビンのcDNAヌクレオチド配列が決定された後、京都産業大学の研究グループは1990年にバトロキソビンのcDNAを大腸菌で発現させることに成功しました^[3]。トロンビンの認識配列を使用して成熟バトロキソビンを取得しました。得られた融合タンパク質は不溶性であり、簡単に精製できました。融合タンパク質を切断した後、組み換えバトロキソビンを電気泳動で単離することができ、次にそれをリフォールディングして生物学的に活性なバトロキソビンを生成することに成功しました。この研究は、微生物を使用してバトロキソビンを生産することが可能であることを示しており、これは抽出されたヘビ毒から酵素を単離する方法よりも有望な方法でした。2004年に、韓国の研究グループが酵母種Pichia pastorisで発現させることによりバトロキソビンを生産しました。^[6]この組み換え酵素は分子量33kDaで、炭水化物構造を含んでいた。ピキア・パストリスで発現させるこの方法は、生成された酵素が場合によってはトロンビンよりも特異的な切断活性を示し、非組み換えバトロキソビンよりも特異的であったため、より効果的であることが判明した。したがって、ピキア・パストリスを使用した合成は、高品質の組み換えバトロキソビンを製造するのに有望であると思われる。

前述のように、バトロキソビンは基質であるフィブリノーゲンに対してセリンプロテアーゼ活性を持つ酵素です。セリンプロテアーゼはタンパク質をセリンの位置で切断し、タンパク質を変性させます。バトロキソビンは、同じくフィブリノーゲンのセリンプロテアーゼである酵素トロンビンに匹敵します。フィブリノーゲンは、血小板凝集とフィブリン血栓形成に重要な役割を果たすため、止血に重要なタンパク質です。通常、傷を負うと、トロンビンがフィブリノーゲンを切断し、血栓を形成します。その結果、傷はこれらの血栓によって「閉じられ」、皮膚の上皮細胞の回復が起こります。これは、組織修復に必要な自然なプロセスです。毒バトロキソビンも血栓を誘発しますが、これは組織損傷の有無にかかわらず行われます。これは、バトロキソビンがトロンビンのように特定の補因子によって阻害されないためです。これらの血栓は静脈を塞ぎ、血流を妨げる可能性があります。

フィブリノーゲンは二量体糖タンパク質で、2 対の Aα 鎖、Bβ 鎖、および y 鎖が含まれています。このフィブリノーゲンには 2 つのアイソフォームがあり、1 つは 2 つの yA 鎖 (yA/yA) を持ち、もう 1 つは yA 鎖と y' 鎖 (yA,y') を持ちます。フィブリノーゲンがトロンビンによって切断されると、フィブリノペプチド AまたはB が放出されます。トロンビンはフィブリノーゲンの 2 つのエキソサイトに作用します。エキソサイト 1 はトロンビンの Aα 鎖および B β 鎖への結合を仲介し、エキソサイト 2 は y' 鎖の C 末端で 2 番目のフィブリノーゲン分子との相互作用を引き起こします。その結果、トロンビンが yA/yA フィブリノーゲンに結合すると、エキソサイト 1 のみが占有され、yA/y' に結合すると、両方のエキソサイトがしっかりと結合します。そのため、フィブリノーゲン yA/y' は yA/yA の競合相手となり、凝固の量が減少します。yA/y' は yA/yA の 20 倍の係数で結合します。また、アンチトロンビンやヘパリン補因子 II などの凝固阻害剤もあり、必要のないときに凝固を防ぎます。対照的に、バトロキソビンはアンチトロンビンやヘパリン補因子 II によって阻害されません。バトロキソビンは、yA/yA と yA/y' の両方の形式に結合するための Kd 値も高くなっています。バトロキソビンとトロンビンの結合部位は部分的に重複していますが、いくつか違いもあります。フィブリン結合バトロキソビンは触媒活性を保持し、フィブリン結合トロンビンよりもフィブリン凝集の刺激が強い。これはおそらく、エキソサイト 1 の親油性が高く、フィブリノーゲンとより強く結合するためである。フィブリノーゲンはバトロキソビンの唯一の基質であるが、トロンビンには複数の基質がある。これはおそらく、トロンビンに含まれるナトリウム結合ポケットによるものである。

毒物動態研究は、犬、マウス、モルモット、ウサギ、ラット、サルなど、さまざまな動物種で実施されています。この研究は、バトロキソビンの血漿および尿中濃度を測定するために免疫測定法を使用して実施されました。また、フィブリノーゲン濃度も測定されました。

通常、毒はヘビによって血流に直接注入されます。行われた実験では、バトロキソビンの静脈注射も使用されました。合計投与量は 2 BU/kg (犬の場合は 0.2 BU/kg) で、1 日 3 回、30 分間投与されました。下のグラフでは、投与後のバトロキソビンの血漿濃度を見ることができます。

すべての種で大きな Vd (分布容積) が見られました。動物の血漿の値は平均で約 50 ml/kg でした。犬とサルの Vd 値は他の種と比較して非常に低く、他の動物の血漿の値の 1.5 倍でした。そのため、バトロキソビンは主に静脈を通じて分布し、組織にはほとんど取り込まれません。他の種では、この値は約 4 倍高くなりました。これは、これらの種ではバトロキソビンが網内系に取り込まれやすいためと考えられます。

バトロキソビンは肝臓、腎臓、脾臓から排泄されます。バトロキソビンの排泄は尿中の小さな代謝分子によって検出できます。免疫測定法を使用すると、尿中に検出されたのは投与量の 0.2 ～ 1.9% のみでした。48 時間以内に 125I-バトロキソビンの放射能量はラットで 69%、イヌで 73% でした。したがって、バトロキソビンは主に分解された形で腎臓から排泄されます。したがって、免疫測定法では検出できません。

すべての種はバトロキソビンへの曝露に対して異なる反応を示しました。これは、このプロテアーゼを代謝する能力が同じではないことを意味します。それぞれに独自の半減期があります。犬の半減期は最も長く、3.9 時間と 5.8 時間です。ウサギとマウスの半減期は非常に短く、それぞれ 0.3 時間と 0.4 時間でした。バトロキソビンは酵素であるため、プロテアーゼによって分解され、機能しない小さな部分に切断されます。

バトロキソビンの過剰摂取は止血効果により最終的に死に至る。ヒトにおける致死量または安全量はまだ決定されていない。ラットの安全量は3.0 KU/kg ^[7]、マカク属では1.5 KU/kg ^[8]である。致死量はマウスでのみ研究されており、712.5548 ± 191.4479 KU/kgである。^[9]

デフィブラーゼはバトロキソビンという薬剤の商品名で、ボスロップス・ムージェニの毒から抽出されます。デフィブリノゲン剤として機能し、血栓症の患者に使用されます。ボスロップス・アトロックスというヘビから抽出されたバトロキソビンはレプチラーゼという名称で特許を取得しており、止血剤として使用されます。

• アンクロッド、別の医療用ヘビ毒セリンプロテアーゼ

• 米国国立医学図書館の医学件名標目表(MeSH)におけるバトロキソビン