脳疾患におけるクルクミンの新たな有望な治療法Ⅲ

5. 多形膠芽腫におけるクルクミンの治療効果

神経膠芽腫（GBM）は、星状細胞系列の最も進行性のびまん性神経膠腫であり、WHO 分類によればグレード IV 神経膠腫として分類されています [121]。 GBM は最も一般的な悪性原発性脳腫瘍であり、すべての神経膠腫の 54 パーセント、すべての原発性脳腫瘍の 16 パーセントを占めています [122]。 GBM は依然として不治の腫瘍であり、診断後の生存率は 14 ～ 15 か月である [123,124]。 外科的切除の進歩にもかかわらず、GBM患者の予後は依然として不良で悲惨である[125]。

アルツハイマー病およびパーキンソン病に対するクリックして尿細管カプセル

GBM 治療の標準的なアプローチは、最大限の外科的切除とそれに続く毎日の術後放射線療法と化学療法です。 BBBを通過できる経口アルキル化剤であるテモゾロミドは、手術後のGBMの最も一般的な第一選択治療です。 放射線療法と組み合わせて使用​​されます[126]。 GBM の転移可能性の浸潤性を考慮すると、腫瘍を完全に切除することは困難です。 脳標的効率の低下や多剤耐性（MDR）など、これらの併用療法の有効性には多くの要因が影響を与える可能性があり、これにより、切除した辺縁腔から再発した場合でもGBM細胞の単独療法反応が著しく低下します[127]。

化学療法薬テモゾロミド（TMZ）の有効性は、薬剤耐性と副作用の増大によって制限されることが多い[128,129]。 したがって、化学療法の成果を改善し、GBM 治療の新たな潜在的標的を特定することが緊急に必要とされている場合、GBM 治療は依然として困難です。 最近の研究では、クルクミンは主に抗酸化作用と抗炎症作用により、肺がん、直腸がん、乳がんに対して抗がん効果を発揮するだけでなく、放射線や化学療法の有効性を高め、症状の改善につながることが示されています。生存と抗転移タンパク質の発現[130]、そして同時にその副作用を軽減します[131-134]。

興味深いことに、クルクミンは、以前に記載されているように、内因性経路および外因性経路に関与する腫瘍細胞に対するアポトーシス活性を強化し、誘発します[10,135]。 したがって、クルクミンと化学療法または放射線療法を組み合わせると、化学療法または放射線療法に対するがん細胞の感受性が刺激され、化学療法薬の有効性が向上する可能性があります。 実際、U251細胞におけるカスパーゼ-3とBaxの発現は増加しましたが、Bcl-2とHIF1の発現は20および30μMのクルクミンでの処理後に減少しました。 U251細胞におけるHIF-1とENO1の発現は両方とも減少しました。 低酸素状態では、HIF-1 は、ENO1 などのコードされた解糖酵素を活性化する主要な転写因子として機能します。 解糖の増加がGBMの代謝特性の1つであると考えられていることは十分に証明されている[136]。

エノラーゼは重要な解糖酵素であり、ENO1 はその主要アイソフォームであり、GBM で発現されます。 同じ研究では、ENO1 が減少し、その結果、神経膠腫細胞の増殖、遊走、および浸潤進行が抑制されました。 結論として、ENO1はクルクミンの潜在的な標的遺伝子である可能性があり、その抗がん機構は解糖経路とアポトーシス経路に関連している可能性がある[137]。 これらの発見は、ナノミセルクルクミンとエルロチニブと組み合わせたクルクミンの両方が、インビトロでヒト神経膠芽腫細胞U87の生存率、遊走、浸潤を低下させることを示す最近の研究データによって裏付けられました。

浸潤と遊走の両方ががんの転移において重要な役割を果たします。 興味深いことに、VEGF、HIF-1、bFGF、Cox-2などの血管新生関連因子の発現は、U87 ヒト神経膠芽腫細胞では著しく減少しました。 一方、クルクミン単独またはエルロチニブとの併用は、オートファジー関連タンパク質（LC3-II、LC3-I、およびBeclin1）の発現を増加させ、アポトーシス促進因子の発現を調節しました。 Bax、カスパーゼ 8、および炎症誘発性 NF-κB を伴う Bcl-2 (図 2 を参照) [138]。 さらに、サイクリン D1、ZEB1、-カテニン、ツイストなどの Wnt 経路に関連する遺伝子の発現は、クルクミンによって大幅に下方制御されるようです [139]。

分子レベルでは、クルクミンはAKT/mTORシグナル伝達経路を介してGBM細胞の増殖を抑制し、PTEN発現を増加させることが示されています。 この研究の in vitro 実験では、クルクミンがヒト悪性多形膠芽腫由来の U251 細胞の遊走と浸潤を阻害し、アポトーシスを刺激することが一貫して確認されています [140]。 改善されたＢＢＢ浸透および効果的な脳内薬物放出を達成し、ＧＢＭに対する効果的な標的治療薬を提供するために、様々なアプローチが提案されている。 これらのアプローチでは、クルクミンは第 4 世代の表面修飾ポリアミドアミン (PAMAM) デンドリマーにカプセル化されました。

特に、in vitroでは、カプセル化クルクミンを治療用量で使用すると、3つの異なる種（U98、F98、およびGL261）のさまざまな神経膠芽腫細胞の生存率が大幅に低下しました[141]。 がん細胞がその成長と増殖を維持するには、高い酸化状態が必要であることが知られています。 上で説明したように、クルクミンは抗炎症作用と抗酸化作用で知られる栄養補助食品化合物であり、したがって、重篤な GBM の治療のための新たな代替候補となる可能性があります。 ただし、GBMに対するクルクミンの可能性の評価は他の既存の治療法と関連していますが、神経膠芽腫のげっ歯類モデルを用いた将来のin vivo研究が必要です。

BBB 浸透を改善し、マウス神経膠芽腫への効率的な薬物送達を達成するために、狂犬病ウイルス糖タンパク質ポリペプチド誘導体 (RVG) ペプチド指向性、ドキソルビシン負荷、クルクミン補助感受性低下ナノ ミセル (DOX/RVG-CSC) が使用されています。 クルクミンの適切な送達はミクログリアの全体的な再分極を刺激し、それが次にGBM細胞の免疫抑制状態M2から感受性のある表現型M1への形質転換を刺激する[142]。 コンドロイチン硫酸 (CHS) は、その独特の微小環境適合性と脳内神経膠腫に対する親和性により、親水性セグメントとして使用され [143]、ジスルフィド結合を介してクルクミンに結合されました。 これにより、水中で自発的に自己集合するコアシェル型高分子ミセルが形成されました。

RVG 媒介 DOX/RVG-CSC は BBB を貫通し、腫瘍細胞の標的領域に到達し、GBM 中の高グルタチオン濃度による刺激後に活性薬剤を放出します [144]。 さらに、最近の発見は、クルクミンが免疫系を刺激することによって残留GMB細胞を除去する上で重要な役割を果たす可能性があることを示している[145,146]。 GBM の状況におけるクルクミンのこの新たな役割は、GBM のマウス モデルで行われた一連の機構研究を通じて調査されました。 最近では、Baidoo ら。 彼らは、癌細胞を除去するための治療的アプローチにおける自然免疫系の使用を研究してきました。

彼らは、腫瘍のニッチにはマクロファージとミクログリアが存在するが、そのほとんどは腫瘍から放出されるサイトカインの制御下で腫瘍を促進するM2の状態にあることを発見した。 彼らの結果から明らかになった最も注目すべき発見は、クルクミンが腫瘍関連マクロファージ (TAM) の一酸化窒素 (NO) 産生殺腫瘍性 M1 表現型への再分極を誘導したということです。 この M2→M1 スイッチには、クルクミンを介した STAT-3 の抑制と STAT-1 の誘導と活性化が関与しました。 これにより、活性化されたナチュラルキラー細胞 (NK) と細胞傷害性 T (Tc) が腫瘍内に動員され、その結果、癌細胞と癌幹細胞の両方が除去されます。

したがって、このアプローチはGBMと戦うための一般的な戦略を提供する可能性がありますが、クルクミン-抗がん経路に対するさまざまな関連因子の影響をよりよく理解するには、さらなる研究が必要です[147-150]。 さらに、これにより、TAMの再分極を誘発するクルクミンベースの治療の有効性を調査するための、GBM患者における第I/II相臨床試験の見通しが開かれた。 要約すると、クルクミンはGBM関連経路を調節することができます。

たとえば、クルクミンは、腫瘍促進経路NF-kB、PI3k/Akt/ラパマイシンの哺乳動物標的（PI3K/Akt/mTOR）、ヤヌスキナーゼ/シグナルトランスデューサー、転写活性化因子（JAK/STAT3）およびマイトジェンを遮断することにより、腫瘍の増殖を抑制します。はプロテインキナーゼ経路を活性化したが、主要な腫瘍抑制遺伝子（すなわち、p53、p21、およびカスパーゼ）は上方制御された[151]。 クルクミンのすべての in vitro 所見と一致して、GBM に対するクルクミンの他の有益な in vivo 効果が報告されています (表 S1)。これには、マトリックスメタロプロテイナーゼ (MMP) 依存性の細胞遊走と浸潤性細胞増殖の阻害が含まれます。腫瘍体積が減少し、同時に生存期間が延長されました[137]。

議論されたクルクミンの効果はすべて、神経膠芽腫細胞の機能/活性が調節され、その進行が遅延されることを示しています (図 1)。 しかし、神経膠芽腫腫瘍のゲノムプロファイリングとGBM治療におけるクルクミンの特定の標的の同定は、その薬理学的メカニズムを理解する上で依然として重要であり、さらに重要なことに、臨床現場でクルクミンを合理的に使用するための理論的基礎を提供することができます。

臨床現場でのクルクミン単独または医薬品との併用における治療効果に関する最終的な最終報告を得るには、さらなる研究を検討する必要があります。 腸脳軸を介した脳の健康と神経膠芽腫の予防に対する間接的な影響の可能性については、さらなる調査が必要です。

6. クルクミンとてんかん

中枢神経系疾患は現在、社会的にも個人的にも大きな問題となっています。 特に、最新の疫学的証拠は、てんかんが世界中でますます蔓延している疾患群を構成していることを示唆しています。 このため、長年にわたって、てんかん発作の症状や頻度に対抗するための薬や治療法がますます開発されてきました。 ただし、これらの薬の多くは効果的ですが、重篤で頻繁な副作用の原因にもなります。 最近多くの薬用植物が研究されており、クルクミンもその 1 つです。 クルクミンは脳のモノアミンレベルの調節に役割を果たしているようで、これは発作制御や認知障害（特に記憶障害）に対する保護効果の可能性を示唆している。

クルクミンはビタミン E よりも 10 倍高い抗酸化作用があることが示されており、ビタミン E 自体の有効な代替品となります [152]。 実際、クルクミンは、NF-kB媒介転写、炎症性サイトカイン、誘導性iNOS、Cox-2を阻害することができ、その結果、抗酸化作用と抗炎症作用がもたらされます[153]。 これらの特性は、記載されているてんかん発生プロセスにおける神経保護および神経調節におけるその役割を示唆しています（表S1）（図1）。

クルクミンの抗てんかん作用は、インターロイキン-10受容体サブユニットβ遺伝子、ケモカインリガンド16 (CXCL16)、CXCL17およびNCSTNなどの抗炎症遺伝子の上方制御によっても達成される可能性がある[154]。 最近の前臨床研究では、クルクミンが副作用や副作用なしにてんかんおよびそれに関連する障害において有用な役割を果たす可能性があることが示されています[155,156]。 誘発性てんかんモデルに基づくいくつかの実験研究では、発作の発症を遅らせたり完全に阻害したりするクルクミンの有効性が報告されている[157]。 クルクミンはまた、一部のチャネルタンパク質 (CACNA1A および GABRD) の下方制御の決定に役割を果たし、その後の FeCl3- 誘発発作の抑制につながることが示唆されています (図 2)。

クルクミンの投与により、外傷後てんかんのヒトモデルが再現される[158]。 微粉化クルクミンは、幼生と成体ゼブラフィッシュの両方の PTZ 誘発てんかんモデルにおける強直間代発作の抑制において、抗てんかん薬バルプロ酸に匹敵する有効性を示しました [159]。 別の研究では、高用量のFeCl3を食事と一緒に投与し、100万分の1（1500ppm）で測定した後のクルクミンの抗炎症および抗けいれん効果の評価では、低用量（500ppm）と比較して、全般発作の抑制において優れた有効性が示されました。 ）[160]。 マウスの電圧増加電気ショック試験のモデルでは、100 mg/kgの用量のクルクミンを経口投与すると、急性てんかんと慢性てんかんの両方で発作閾値が増加しました（21日間）[161]。

この効果は、フェニトイン(25 mg/kg PO)の投与に匹敵します[161]。 この研究では、クルクミンの慢性投与でも死亡率の低下が見られ、この物質の抗けいれん作用が説明されました。 さらなる前臨床研究により、その抗けいれん作用と抗炎症作用が確認されました。 さらに、クルクミンは、ピロカルピン刺激に関連するさまざまな酸化ストレス変化を逆転させる保護的な役割を果たすことが判明した[162]。 これらのデータは、100～300 mg/kgのクルクミン用量を評価することがピロカルピン誘発発作の軽減に有用であることが判明した別の研究によっても確認された[163]。

クルクミンはてんかん状態にも効果があることが示されています。 実際、Gupta らによる研究は、 [164] は、カイニン酸による刺激の約 30 分前に、50 ～ 200 mg/kg の用量範囲でクルクミンを投与すると予測しました。 この研究の著者らは、100～200 mg/kgの用量でクルクミンを投与した場合、発作の発症までの潜伏期間を延長するクルクミンの保護効果を観察しました。 同じグループでは、統計的に有意な発作発生率の減少が示されました [164]。 より低い用量では臨床効果は示されませんでした。 その後、動物の脳を分析したところ、長期にわたる発作がどのようにMDAレベルを上昇させ、グルタチオンレベルを低下させたかが明らかになった。

この効果は、クルクミンの 100 および 200 mg/kg の用量でのみ逆転できました。 より低い用量は臨床的に有用ではなかった[164]。 クルクミンは、臨床現場で広く使用されているフェノバルビタールやカルバマゼピンなどの抗てんかん薬の慢性使用によって引き起こされる認知機能の低下や酸化ストレスを軽減するのにも効果的であることが示されている[165]。

さらに、てんかん関連疾患におけるクルクミンの有効性は、PTZ 誘発法における雄の Wistar ラットを用いた研究でも確認されました。 この研究では、300 mg/kg のクルクミンの投与により、PTZ 誘発発作の発症の改善と、酸化ストレスの減少と認知機能低下の減少の両方がもたらされました [165]。 知られているように、カルバマゼピンやフェノバルビタールなどの一部の抗てんかん薬の慢性投与は、酸化ストレスによって引き起こされると考えられていた認知機能低下を引き起こす可能性があります。 クルクミンは、これらの抗てんかん薬と一緒に投与すると、この認知機能の低下と酸化ストレスパラメーターを逆転させることが示されています[165]。

認知機能低下を含む神経疾患および精神疾患におけるクルクミンの有効性を調べた他の研究では、フェニトインを摂取したマウスの認知機能低下と比較して、クルクミンを摂取したマウスでは認知機能低下の進行が観察されないことが示された[166]。 ピペリンをクルクミンと一緒に注射すると、その生物学的利用能が向上し、抗てんかん作用がさらに効果的になる可能性がある[167]。

これらの研究は非常に心強いものであり、実験に基づいたモデルから始まるヒトてんかん誘発ネットワークの再現性の困難さ、および実験モデルで投与された用量をヒトの用量に変換することの難しさの両方に関して限界があるにもかかわらず、将来の研究の基礎となる。

7. 結論

天然化合物クルクミンには抗酸化作用と抗炎症作用があり、さまざまな細胞経路に作用して保護効果があります。 このレビューでは、脳細胞内のさまざまな分子経路を調節することによる、AD、PD、MS、膠芽腫、てんかんなどの神経変性疾患におけるクルクミンの治療効果に焦点を当てました（表S1および図2を参照）。 細胞外小胞またはナノ小胞は、脳内のクルクミンの溶解性と生物学的利用能を改善する可能性がありますが、これまでのところ、これらの新しいクルクミン送達方法の神経変性疾患への応用は十分に研究されていません。

したがって、これらの治療用生体分子を利用した研究がさらに進めば、神経保護に前向きな結果が得られる可能性があります。 これらの新しい研究は、(1) クルクミンの生物学的利用能と BBB 透過性を高めるための薬物送達システムの改善に焦点を当てている可能性があります。 (2) 神経変性疾患の治療のためにクルクミンを輸送するこれらの生体分子のより有効な用量を確立するための臨床研究を推進する。 (3) 治療用生体分子が神経保護を誘導するために利用するシグナル伝達経路を調査する。 このレビューで説明されている結果は有望ですが、神経変性疾患の予防と治療におけるクルクミンの使用を最適化するにはさらなる研究が必要です。

Cisanche の抗アルツハイマー病およびパーキンソン病のメカニズム

シスタンケは、アルツハイマー病やパーキンソン病などのさまざまな症状の治療に何世紀にもわたって使用されてきた伝統的な漢方薬です。 これらの病気に対するシスタンケの作用機序は完全には理解されていませんが、それが有益である可能性のある方法がいくつか考えられます。 シスタンケがアルツハイマー病に役立つ主な方法の 1 つは、脳内のベータアミロイド斑の生成を減らすことです。 これらのプラークはアルツハイマー病の発症の主な原因であると考えられており、その生成を減らすことはアルツハイマー病の進行を遅らせたり予防したりするのに役立つ可能性があります。

カンクサには神経保護効果もあり、脳細胞を損傷や変性から保護するのに役立ちます。 これは、脳内のドーパミン生成ニューロンの変性を特徴とするパーキンソン病に特に役立つ可能性があります。 さらに、シスタンケには抗炎症作用がある可能性があり、脳の炎症を軽減し、認知機能を改善する可能性があります。 炎症はアルツハイマー病やパーキンソン病の発症に関与していると考えられています。

タレク・ベナミュール 1,†、ジュリア・ジャコムッチ 2,†、マリア・アントニエッタ・パナーロ 3,†、メラニア・ルッジェーロ 3、テレサ・トロッタ 4、ヴィンチェンツォ・モンダ 4,5、イラリア・ピッツォロルッソ 6、ダリオ・ドメニコ・ロフルメント 7、キアラ・ポロ 4,*、ジョバンニ・メッシーナ4

1 サウジアラビア、Al-Ahsa 31982、キングファイサル大学医学部生物医学科; tbenameur@kfu.edu.sa

2 フィレンツェ大学神経科学、心理学、薬物研究および小児保健学部、50134 フィレンツェ、イタリア; giuliagiacomucci.md@gmail.com

3 バイオテクノロジーおよびバイオ医薬品、バーリ大学バイオサイエンス学部、70125 バーリ、イタリア。 mariaantonietta.panaro@uniba.it (MAP); melania.ruggiero@uniba.it (MR)

4 臨床実験医学部、フォッジャ大学、71121 フォッジャ、イタリア; teresa.trotta@unifg.it (TT); vincenzo.monda@unicampania.it (VM); Giovanni.messina@unifg.it (GM)

5 Unit of Dietetic and Sports Medicine, Section of Human Physiology, Section of Experimental Medicine, Luigi Vanvitelli University of Campania, 81100 Naples, Italy

6 児童・青年神経精神科ユニット、精神保健部、ASL Foggia、71121 Foggia、Italy; ilaria.pizzolorusso@virgilio.it

7 サレント大学、生物学および環境科学および技術部門、人体解剖学部門、73100 レッチェ、イタリア。 dario.lofrumento@unisalento.it