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HMGB1（High Mobility Group Box 1）
- HMGB1
高度糖化最終産物受容体(RAGE)
- 高度糖化最終産物受容体(RAGE)
  - RAGE受容体。SARS-COV-2感染症の炎症メディエーターとしての可能性？

HMGB1（High Mobility Group Box 1）

HMGB1

HMGB1：COVID-19の重要な治療標的？

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32375153/

核内タンパク質high mobility group box-1(HMGB1)は、クロマチンに結合した非ヒストミックな小タンパク質であり、核内、細胞質、細胞外に作用するサイトカイン活性を有する。

HMGB1は、染色体DNAだけでなく、Toll様受容体3（TLR3）、TLR4、核内因子（NF）κBを活性化する高度糖化末端産物受容体（RAGE）にも結合しており（図1a）、白血球接着分子のアップレギュレーション、炎症を促進する炎症促進性サイトカインや血管新生因子の産生を媒介している。HMGB1は、最初はalarminとして知られており、よく知られている損傷関連分子パターン（DAMP）タンパク質である。

HMGB1は、明らかに肥満、インスリン抵抗性、糖尿病、さらに最近では多嚢胞性卵巣疾患、低悪性度の慢性炎症を特徴とする別の疾患に関与していることから、内分泌学の分野で広く研究されてきた。

オートーファジー調節

興味深いことに、HMGB1はオートファジーを調節することが認識されており、急性肺損傷のバイオマーカーになる可能性がある。

オートファジーはCOVID-19に関与するメカニズムの一つであり、細胞内でのウイルスの侵入および複製に関与しているため、このプロセスを標的とすることは、COVID-19に対する新規な治療戦略の可能性が示唆されている。

血栓症・アミロイドβ蓄積

さらに、HMGB1の発現は血栓症関連疾患において増加しており、肺胞上皮細胞においても研究されている。最後に、HMGB1は、RAGEを介して、認知機能の低下に関連する中枢神経系の疾患、例えば、神経変性疾患[15]において、敗血症をトリガーとしたアミロイドβ蓄積を媒介する。

高血圧

最も興味深いことに、HMGB1遺伝子多型は漢民族集団における高血圧と関連しており、これはまた、一部の個人におけるCOVID-19の転帰および経過に関与している可能性を示唆している。

ACE2

SARS-CoV2がウイルスの侵入および複製にアンジオテンシン変換酵素（ACE）II受容体を必要とすることは現在よく知られている。Kubaらは、SARS-CoVがACE IIタンパク質をダウンレギュレートし、重度の肺損傷に寄与することをマウスで示した。

サイトカインストーム

興味深いことに、ACE IIの過剰発現は、心筋梗塞後の心筋におけるアポトーシスを減少させるだけでなく、HMGB1を減少させることがラットモデルで報告されている。このことから、ウイルスによって誘導されたACE IIの減少がHMGB1を増加させ、その結果、「サイトカインの嵐」とCOVID-19感染で見られる最悪のシナリオを助長するという仮説が導かれる。

インフラマソーム

インフラマソームは、核から細胞質へのHMGB1の転座を媒介し、それに続く1型インターフェロンJAK/STAT1活性化を介した細胞からの放出を伴う。したがって、JAK/STAT1の薬理学的阻害は、循環HMGB1を減少させるためのアプローチであり得る。

サリチル酸・グリチルリチン

HMGB1は、特にサリチル酸（SA）誘導体3-アミノエチルSAおよびアモルフルチンB1の薬物標的として認識されており、メトトレキサート、インフラクロメンおよびグリチルリチンもまた、HMGB1を低下させることが示されている

2003年、ドイツの研究グループは、グリチルリチンを用いて当時流通していたウイルスSARS-CoV1の複製をin vitroモデルで抑制し、この化合物がリバビリンやマイコフェノール酸と同等の効果を示し、6-アザウリジンやピラゾフリンよりも高い効果を示したと報告している。この知見は患者の血清サンプルを用いてin vitroで確認されたが、作用機序は不明のままであった。

これらの考察に加えて、2004年には、HMGB1がSARS-Cov1の病原体としての役割を果たしている可能性があるという仮説が立てられた。

最後に、私の研究グループは以前に、嚢胞性線維症で見られるような嚢胞性線維症トランスダクトランスレギュレーター（CFTR）の誤作動が、炎症とともにHMGB1の血清濃度を増加させ、特異的に関連する糖尿病の発症時にさらなる増加が観察されることを示した。

このことは、CFTR発現および/または特定の多型の変化が、特に肺において、役割を果たしうることを示唆しており、これが実際にそうであるならば、新しいCFTRモジュレーターのいくつかは、治療のために考慮されるべきである。さらに、糖尿病はSars-CoV2感染の危険因子として認識されており、HMGB1は糖尿病で増加することが知られている。

結論として、私は、異なる影響を受け、したがって現在異なる治療を受けているCOVID-19患者の血清サンプル中のHMGB1をアッセイする必要性を支持する。これにより、HMGB1が予後不良のマーカーとなりうるかどうか、および治療の潜在的標的となりうるかどうかが明らかになるであろう。

さらに、HMGB1遺伝子多型は、これらの患者で観察された変異のいくつかを説明することができるだろうか？もしそうであるならば、このことに対処し、治療に組み込むべきである。

今は、グリチルリチンのようなHMGB1を減少させる薬剤によるアドオン治療を検討し、投与量と投与モードを迅速に仮説化すべきであろうか。

高度糖化最終産物受容体(RAGE)

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7200049/

高度糖化最終産物受容体（RAGE）は、最初は高度糖化最終産物（AGE）に結合する能力のために認識されていたが、その後、高移動度グループボックス-1（HMGB1）/アンフォテリン、S100/カルグラヌリン、アミロイドβペプチドを含むいくつかの危険信号を認識できるパターン認識受容体であることが発見された。

現在、このマルチリガンドパターン認識受容体は、多くの臨床症状における炎症反応の発症と持続の鍵を握る分子と考えられている。さらに、RAGE の活性化は炎症性遺伝子の発現プロファイルだけでなく、炎症性刺激が NF-κB を活性化し、それが RAGE 発現を誘導し、その後 NF-κB が持続的に活性化するという正のフィードフォワードループを引き起こす。

RAGE の関与によって引き起こされるシグナル伝達カスケードは、細胞質や細胞膜上に存在する RAGE 結合タンパク質が、関与後に得られるコンフォメーションの柔軟性に加えて、ホモ二量化、ホモ多量化、さらにはヘテロ二量化に至るまで、RAGE を介したシグナル伝達の多様性を調節できることを考えると、当初考えられていたよりもはるかに複雑で多様なものである。

注目すべきは、最近、AT1Rの活性化に続いて、様々な細胞タイプでRAGEの活性化が起こることが、リガンドに依存しない同族リガンド依存性のメカニズムとして報告されていることである。

アンジオテンシンⅡ（Ang II）による AT1R の活性化は、RAGE リガンドの解放や RAGE のリガンド結合エクトドメインとは無関係に、RAGE の細胞質テールの活性化と NF-κB が駆動する炎症性遺伝子の発現を誘発した。

さらに、AT1受容体の活性化によって誘導される有害な炎症性シグナル伝達イベントは、RAGEを欠失させた場合、またはRAGEの細胞質性尾部のトランザクティベーションを阻害した場合に減衰した。

この時点で、RAGEはほとんどの健康な成人組織では低基底レベルで発現しており、その発現は病理学的過程で調節されていることを強調することが重要である。しかし、肺組織では驚くほど高い基底レベルのRAGEが発現しており、組織形態において恒常的な生理学的役割を果たしているようである。

RAGEは細胞傷害後のAT1細胞の特異的マーカーとして定義されているが、RAGEは2型肺胞上皮(AT2)細胞にも発現している可能性がある。肺上皮に加えて、RAGEの発現は、血管平滑筋細胞、気道平滑筋細胞、内皮細胞など、肺の生理学的に重要な多くの細胞型でも指摘されている。

肺ではAT1RとRAGEの両方の発現が豊富であることを考えると、Ang IIを介したAT1Rの活性化によって生じるRAGEのトランザクティベーションは継続的に行われ、一方、ウイルスを介したACE/Ang II/AT1R経路のアンバランスは、SARS-CoV-2がACE-2分子に結合することによって生じており、RASカウンターレギュレーターとしての機能が制限されていることになる。

多くの臨床症状におけるRAGE活性化の重要な役割を支持する説得力のある証拠があるため、RAGEシグナル伝達を阻害するために多くの努力がなされてきたが、RAGEシグナル伝達を阻害することができると報告されている最も異質な性質の非常に広範な化合物が報告されているが、臨床試験で評価されているのはわずか数種にすぎない。

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30124149/

www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306987720313074

SARS-COV-2の病態生理に関する知見は、SARS-COV-2ウイルス感染症とその関連疾患の理解を深める上で大きな刺激となっている。RAGE受容体とSARS-COV-2感染症との関連についてのデータはない。

免疫グロブリンスーパーファミリーに属する35 KDaのタンパク質であるRAGE（Receptor for advanced glycation end products）は、多くの炎症性疾患に関連しているプロ炎症性パターン認識受容体（PRR）である。RAGEは、高度な糖化最終生成物（AGE）と結合し、血管内の血管炎症を促進する能力があることから命名された。

RAGEは、血管細胞、免疫細胞、ニューロン、心筋細胞、脂肪細胞、糸球体上皮細胞、ポッドサイト、肺上皮細胞などの多種類の細胞で発現している。RAGEは、AGEs、S100タンパク質、高移動度グループボックス1（HMGB1）、リゾホスファチジン酸（LPA）、アミロイドβペプチド（Aβ）、島アミロイドポリペプチド（IAPP）、マクロファージ1-抗原（Mac-1）などの一連のリガンドと結合している[1], [2]。リガンド-RAGE複合体は、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）およびNF-κBを活性化し、様々な炎症性サイトカインの産生を誘導する。

体内には主に膜結合型RAGE（mRAGE）と可溶性RAGE（sRAGE）の2つの受容体があり、mRAGEはRAGEリガンドを認識し結合するV、C1、C2型のIgドメインを持つ細胞外ドメイン、疎水性の膜貫通ドメイン、細胞内シグナル伝達に機能する細胞質ドメインの3つのドメインを持っている。sRAGEは細胞外ドメインのみを含み、オルタナティブスプライシングイベントまたはmRAGEのタンパク質分解的切断のいずれかの産物であり、リガンドを結合することはできるが、細胞内シグナルを伝達することはできず、炎症性カスケードを防ぐことができる[3]。

これまでの研究では、RAGE が非糖尿病性および糖尿病性動脈硬化性病変の両方に発現していることが示されており、糖尿病、CVD、血栓性疾患と RAGE の関連性を調べるために、sRAGE のレベルがヒトを対象に広く研究されてきた[4]。我々は、sRAGEレベルが、微小血管合併症の有無にかかわらず、糖尿病や炎症性疾患と顕著に関連していることを実証してきた[5], [6], [7]。肺では、RAGE の発現が最も高いことから、アレルギー性気道炎症や喘息、肺線維症、肺癌、慢性閉塞性肺疾患、急性肺損傷、肺炎、嚢胞性線維症、気管支肺異形成などの疾患や、AGE-RAGE の複合軸により肺高血圧症にも関与している[8], [9]。

RAGE-リガンド結合によって刺激されるシグナル伝達経路は、リガンドの特異性と同一性、リガンドがどのようにRAGEに結合しているか、炎症が発生している組織型に依存する。細胞外環境におけるRAGEリガンドの存在は、頻繁にRAGE発現を誘導し、炎症性シグナル伝達カスケードのさらなる増幅をもたらすことが示されている。

重要なことに、RAGEリガンドは、RAGEによって結合してシグナルを作用させる際に、さらなるシグナル化を防ぐために分解されない。したがって、リガンドの増加した蓄積は、彼らは継続的に炎症領域をプールすることによって炎症反応を増幅する。急性肺損傷（ALI）および急性呼吸窮迫症候群（ARDS）では、上皮バリア破壊、内皮透過性および障害された肺胞液クリアランスによって特徴付けられる。

ALI/ARDSの主要な特徴の1つは、肺胞上皮細胞傷害であり、RAGEはバイオマーカーとして示唆されている[10]。実際、ALIの複数のムースモデルおよびALI/ARDS患者において、sRAGEレベルは気管支肺胞液中で増加し、肺損傷の程度と相関していた[10]。ヒトでは、ARDS患者では、損傷を受けた肺胞上皮（AT1）細胞からのsRAGE、S100タンパク質およびHMGB1の全身および肺胞レベルが増加し、血漿sRAGEレベルは肺損傷の重症度および死亡率の増加と相関していた[11]。

RAGEは多くの肺疾患において重要な炎症性メディエーターであり、魅力的な治療標的である。sRAGEは通常、血中を低レベルで循環しているが、炎症性疾患を有する患者ではsRAGEレベルが上昇し、バイオマーカーとしてのsRAGEの潜在的な役割を強調している。RAGEシグナル伝達を遮断する治療薬としてsRAGEを投与すると、喘息、慢性低酸素症、および嚢胞性線維症の研究で有望な結果が示されている [12]。

肺で特異的にRAGEをブロックする他の方法はまだテストされていないが、そのような抗RAGE抗体やアゼリラゴン（TTP488）としてRAGEの低分子阻害剤は、組織や疾患モデルで有望なことが示されており、アルツハイマー病のヒト臨床試験治療に彼らの方法を作るために始まった。

HMGB1はRAGEのリガンドとして、細胞内外で多くの機能を担っている。細胞外に放出されたHMGB1は、ウイルス感染症の病原性を示す可能性があることが明らかになった。HMGB1 分子の阻害剤や抗 HMGB1 抗体を用いることで、実験的な炎症性疾患や、感染症に起因する様々な急性・慢性疾患の損傷に対する防御効果が示されている [13], [14]。また、高親和性RAGEリガンドHMGB1はインフルエンザAウイルスによる肺炎時に発現が亢進し、RAGE欠損マウスは比較的保護され、ウイルスクリアランスが改善された[15]。HMGB1の発現亢進は、CAD、脳卒中、PAD、播種性血管内凝固、神経細胞血栓症などの多くの血栓症関連疾患でも観察されている[16]。

SARS-COV-2の受容体としてアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）が同定された。細胞の侵入は、ウイルススパイク（S）タンパク質の細胞受容体への結合、および宿主細胞プロテアーゼによるSタンパク質のプライミングに依存する。しかし、SARS-COV-2の病態をよりよく理解するためには、生化学的なメカニズムが重要であることが明らかになっていない。

Ang IIはレニンアンジオテンシン系（RAS）の重要な血管収縮因子として知られており，細胞に複数の機能的作用を及ぼし，内皮の過疎化を引き起こしている．最近の試験管内試験（in vitro）研究では、細胞傷害によるHMGB1の産生亢進とHMGB1抗体またはHMGB1のデコイ受容体であるsRAGEを用いた分泌HMGB1の中和により、Ang II誘導内皮過疎化内皮におけるAng II type-1受容体（AT1）介在性シグナル伝達カスケードとRAGE介在性シグナル伝達カスケードの間に強い関連性があることが示された[18]。

興味深いことに、RAGE受容体はSARS-COV-2の炎症性疾患のメディエーターとして、また疾患に関連したウイルス感染の重症度のバイオマーカーとして機能している可能性があると考えられる。

SARS-COV-2感染者におけるRAGEの発現とそのリガンドの研究はまだ行われておらず、HMGB1、S100タンパク質、sRAGEのようなリガンドのレベルは、組織や血液中の分析にも有用である。

今後の研究では、RAGEがSARS-COV-2感染症における炎症のメディエーターとして機能しているかどうか、また、RAGE阻害薬が、現在有効な治療法がないSARS-COV-2感染症の予防、再発、進行を遅らせる新たな治療標的として利用されているかどうかを検討する必要がある。