慢性閉塞性肺疾患におけるドキシサイクリン治療のメタボロームプロファイリング

Metabolomic profiling of doxycycline treatment in chronic obstructive pulmonary disease.

抄録

血清代謝プロファイリングは、ドキシサイクリン治療と未治療の慢性閉塞性肺疾患（COPD）の識別に関わる代謝物を特定し、病状の改善におけるドキシサイクリンの効果の可能性を説明することが可能である。H核磁気共鳴（NMR）ベースのメタボロミクスにより、ドキシサイクリン追加治療を受けたCOPD患者60名と標準治療を受けた患者40名の血清代謝プロファイルを取得した。得られたデータは、多変量主成分分析（PCA）、部分最小二乗法による判別分析（PLS-DA）、潜在構造への直交投影による判別分析（OPLS-DA）により解析された。ドキシサイクリン投与前と投与後では、明らかな代謝の分化が見られた。区別する代謝物である乳酸と脂肪酸は有意に低下し、ギ酸、クエン酸、イミダゾール、l-アルギニンは上昇した。乳酸と葉酸はさらに生化学的に検証されている。COPD患者にドキシサイクリンを追加投与した際に観察された乳酸レベルの低下、アルギナーゼ活性の阻害、脂肪酸レベルの低下などの代謝的変化は、この薬剤の抗炎症作用を反映している。COPDの治療薬としてドキシサイクリンは有望であると思われる。

Serum metabolic profiling can identify the metabolites responsible for discrimination between doxycycline treated and untreated chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and explain the possible effect of doxycycline in improving the disease conditions. H nuclear magnetic resonance (NMR)-based metabolomics was used to obtain serum metabolic profiles of 60 add-on doxycycline treated COPD patients and 40 patients receiving standard therapy. The acquired data were analyzed using multivariate principal component analysis (PCA), partial least-squares-discriminant analysis (PLS-DA), and orthogonal projection to latent structure with discriminant analysis (OPLS-DA). A clear metabolic differentiation was apparent between the pre and post doxycycline treated group. The distinguishing metabolites lactate and fatty acids were significantly down-regulated and formate, citrate, imidazole and l-arginine upregulated. Lactate and folate are further validated biochemically. Metabolic changes, such as decreased lactate level, inhibited arginase activity and lowered fatty acid level observed in COPD patients in response to add-on doxycycline treatment, reflect the anti-inflammatory action of the drug. Doxycycline as a possible therapeutic option for COPD seems promising.