カルベジロールは肝性脳症マウスの脳障害を抑制する

Carvedilol attenuates brain damage in mice with hepatic encephalopathy.

抄録

脳損傷は肝性脳症（HE）の最も一般的かつ深刻な結果であるが、その病態生理は十分に理解されていない。肝性脳症による脳損傷の進行には、過剰な炎症反応、酸化反応、アポトーシス反応が主要な機序として関与している。カルベジロールは、アドレナリン受容体拮抗薬であり、顕著な抗酸化作用と抗炎症作用を有する。本研究では、カルベジロールのHE誘発脳障害に対する作用とその機序を検討することを目的として、マウスを用いた実験を行った。マウスにthioacetamide（200mg/kg）を2日間連日投与し、カルベジロール（10または20mg/kg/日、経口）を3日間投与し、行動試験を行った。行動試験後、動物を犠牲にし、脳組織を採取して生化学的、real time PCR、免疫組織化学的解析を行った。その結果、カルベジロールはHEマウスの運動機能障害を改善し、死亡率を低下させた。また，カルベジロールは，脳の酸化ストレスマーカーを低下させ，Nrf2/HO-1経路を誘導した．また，カルベジロールは，脳組織のNuclear factor kappa B（NF-κB）活性と炎症性サイトカインTNF-α，IL1βおよびIL-6の発現を抑制した．カルベジロールをマウスに投与すると、HEにおける炎症性メディエーターであるiNOS/NO、myeloperoxidase（MPO）、cyclooxygenase（COX）-2およびケモカインMCP-1の脳内濃度が有意に減少した。さらに、カルベジロールを投与したマウスの脳では、Bcl2/Baxの比率が上昇し、アポトーシス細胞死が減少していた。以上より、カルベジロールは、抗酸化防御機構の増強と炎症およびアポトーシス経路の抑制により、HE誘発脳障害に対して保護作用を発揮した。

Brain injury is the most common and serious consequence of hepatic encephalopathy (HE), and its pathophysiology is poorly understood. Excessive inflammatory, oxidative and apoptotic responses are the major mechanisms involved in the progression of brain injury induced by HE. Carvedilol is an adrenergic receptor antagonist with pronouncedantioxidant and anti-inflammatory activity. The present study aimed to investigatethe effects and underlying mechanisms of carvedilol on HE-induced brain damage in mice. Experimental model of HE was induced by the injection of thioacetamide (200 mg/kg) for two consecutive days and then mice were treated with carvedilol (10 or 20 mg/kg/day, orally) for 3 days in treatment groups. After the behavioral test, animals were sacrificed and the brain tissues were collected for biochemical, real time PCR and immunohistochemical analysis. The results showed that carvedilol improved locomotor impairment and reduced mortality rate in mice with HE. Carvedilol treatment decreased the brain levels of oxidative stress markers and induced Nrf2/HO-1 pathway. Carvedilol inhibited the activity of nuclear factor kappa B (NF-κB) and the expression of pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL1β and IL-6 in the brain tissues. Treatment of mice with carvedilol caused a significant reduction in the brain levels of iNOS/NO, myeloperoxidase (MPO), cyclooxygenase (COX)-2 and chemokine MCP-1 as proinflammatory mediators in HE. Moreover, the ratio of Bcl2/Bax was increased and apoptotic cell death was decreased in the brain of mice treated with carvedilol. In conclusion, carvedilol exerted protective effect against HE-induced brain injury through increasing antioxidant defense mechanisms and inhibitionof inflammatory and apoptotic pathways.