Summary
レニン-アンジオテンシン（RA）系は血圧調節に携わる生体内システムである一方，生活習慣病におけるオールマイティーで強力な危険因子である老化への関与が示唆されている。老化疾患の１つである骨粗鬆症に対してもRA系阻害により骨密度（BMD）が改善することが見出された。また，糖尿病の糖化反応に対してもある種のRA系阻害薬は抑制効果を示すこともわかり，糖尿病合併症に対しても副次的な効果が期待される。近年，アンジオテンシン１型受容体欠損マウスが野生型に比べて寿命が長いことも報告されており，RA系阻害によるアンチエイジング治療は今後ますます期待される。
Key words
●高血圧 ●骨粗鬆症 ●アンジオテンシンⅡ ●糖尿病
はじめに
レニン-アンジオテンシン（renin-angiotensin；RA）系は血圧調節に携わる生体内システムである一方，生活習慣病を含むさまざまな病態にも関与することが報告されている。生活習慣病におけるオールマイティーで強力な危険因子は老化（aging）であるが，近年この老化現象に対するRA系の関与が示唆されている。
本稿では，老化疾患の１つとして骨粗鬆症を取り上げ，RA系阻害と老化に関して概説する。
１ 高血圧症と骨粗鬆症の疫学的な相関
骨粗鬆症は，高齢化社会において加齢とともに急増する疾患であり生活習慣病との関連が推察されるが，疫学的な解析において高血圧・糖尿病・脂質異常は骨粗鬆症との関連に関してさまざまな報告がある（図１）。
特に高血圧に関しては，約8000人の女性を対象とした臨床研究で収縮期血圧と大腿骨の骨密度（bone mineral density；BMD）の年次減少率との間に負の相関が認められており１），65歳以上の女性に限った解析において高血圧症が骨折の頻度を増加させる（オッズ比：1.45，95％信頼区間：1.2～1.7）ことも報告されている２）。そのメカニズムとして，高血圧患者では尿中のカルシウム排泄が増加していることが知られているが，これが２次的に血中副甲状腺ホルモン（parathyroid hormone；PTH）の増加，腸管でのカルシウム吸収の増加などを引き起こす３）。実際に，尿中カルシウム排泄の増加は骨量とは逆相関するが，尿中カルシウム排泄の増加を補正するための副甲状腺機能の２次的な亢進（続発性副甲状腺機能亢進症）が骨からのカルシウムの流出を促して骨量を減少させ，骨の強度を低下させると考えられている。
骨代謝におけるRA系の働きとして，アンジオテンシンⅡは骨代謝への直接的な関与，あるいは骨髄での毛細血管の血流の調節による間接的な関与が考えられる。われわれは，破骨細胞と骨芽細胞との共培養系においてアンジオテンシンⅡが破骨細胞の活性化を促すことを見出した３）。破骨細胞の単独培養系ではこの効果は消失することから，アンジオテンシンⅡは骨芽細胞を介して破骨細胞の分化を促進するサイトカインなどの分泌を亢進させることが予想された。実際に，骨芽細胞の単独培養系を用いた実験からアンジオテンシンⅡの添加によって骨芽細胞での破骨細胞誘導因子であるreceptor activator of nuclear factor-κB（NF-κB）ligand（RANKL）の発現が促進してしていることを見出した。RANKLは，骨芽細胞の膜表面に主として発現している破骨細胞の強力な活性化分子であることから，アンジオテンシンⅡはRANKLの発現を上昇させることで破骨細胞を活性化することが明らかとなった。また，雌ラットの卵巣摘出を施行するとエストロゲンの急激な低下に伴う骨芽細胞の活性化とそれを上回る破骨細胞の活性化が認められ，いわゆる高回転型といわれる骨粗鬆症を呈することが知られているが，血圧を上昇させない濃度のアンジオテンシンⅡを持続投与することによりこの高回転型の骨粗鬆症を増悪させることが明らかとなった。引き続いて，高血圧自然発症ラットに卵巣摘出術を施して惹起される骨粗鬆症モデルにアンジオテンシン受容体拮抗薬（angiotensin receptor blockers；ARB）を投与したところ，濃度依存的にBMDの低下を抑制することも判明した。また，卵巣摘出術を施したマウスに５/６腎動脈結紮処置をして高血圧を惹起させ脛骨のBMDをMicro CTで測定すると骨量の減少が観察できるが，アンジオテンシン１型受容体ノックアウトマウスにおいては同様の影響を与えなかったことから，アンジオテンシンⅡが骨吸収に直接関与していることが判明した。
以上の結果より，骨でのRA系は局所で骨代謝に関与していることがうかがわれる（図２）。
一方で，アンジオテンシンⅡにより骨組織での毛細血管血流の調節による間接的な骨代謝への関与が考えられる。同様に，高血圧自然発症ラットに卵巣摘出術を施して惹起される骨粗鬆症モデルにアンジオテンシン変換酵素（angiotensin converting enzyme；ACE）阻害薬を投与した場合でも骨粗鬆症の改善が認められた。ACE阻害薬では，ブラジキニン- 一酸化窒素（nitric oxide；NO）系賦活による血流改善効果も考えられるが，NO産生阻害薬のL-NAMEを投与したラット高血圧モデルでは骨粗鬆症の増悪が認められなかったこと，および卵巣を摘出した高血圧自然発症ラットモデルにACE阻害薬とNO産生阻害薬のL-NAMEを投与した場合でもACE阻害薬単独投与とほぼ同様の効果が得られたことから，ACE阻害薬の骨代謝改善作用はアンジオテンシンⅡの産生抑制の作用に起因するところが大きいと考えられた４）。
近年，降圧薬の骨粗鬆症に対する影響を調べた大規模ケース・コントロール研究で，ACE阻害薬の投与によって骨折のリスクが有意に軽減（オッズ比：0.81，95％信頼区間：0.73～0.89）されたことが報告された５）。この研究では，サイアザイド系利尿薬（オッズ比：0.80，95％信頼区間：0.74～0.86）やβ遮断薬（オッズ比：0.77，95％信頼区間：0.72～0.83）も同様に骨折のリスクを軽減させていたが，カルシウム拮抗薬では特に効果は認められなかった。降圧薬の骨粗鬆症への副次的な効果を考察するうえで非常に興味深い結果と考えられる。
このような観点から考えると，ARBとサイアザイド系利尿薬の併用は骨保護には非常に望ましいコンビネーションであると考えられる。実際にわれわれは，高血圧自然発症ラットモデルに卵巣摘出術を施して惹起される骨粗鬆症モデルにARBとサイアザイド系利尿薬を同時に投与することによって，BMDのさらなる改善を確認している。
２ 糖尿病と骨粗鬆症との関連
近年，糖尿病と骨粗鬆症に関して新しい知見が得られている。これまでの疫学的な報告では，１型糖尿病患者におけるBMDと糖尿病との関連が認められ，成人のみならず若年者においても１型糖尿病患者ではBMDは低下しているようである６）。しかし，２型糖尿病患者に関しては逆にBMDが高いという報告もみられることから，糖尿病と骨粗鬆症との関連は結論付けられていなかった７）。通常は骨粗鬆症患者，すなわちBMDが低いほど骨折の頻度は増加するわけであるが，面白いことに骨折の頻度は１型，２型糖尿病患者のどちらにおいても増加している。特に２型糖尿病患者に関しては，BMDが増加するにも関わらず骨折の頻度が増加するといういくつかの報告が認められる。これは，糖尿病性末梢神経障害により転倒の頻度が増すことで独立した骨折のリスクとなっている可能性が高いと説明されていたが，近年新しい知見が明らかとなってきた。
われわれは，炭水化物を分解して得られるグルコースを主なエネルギー源として生命活動をしており，蛋白質とグルコースの非酵素的反応である糖化反応の影響を避けることはできない。 糖尿病に限らず，加齢に伴ってさまざまな蛋白質の糖化反応が進行する。近年，糖化反応は老化現象，認知症，動脈硬化，高血圧などだけでなく骨代謝においても深く関与していることが明らかとなってきた。糖化反応（メイラード反応）はアミノ基とカルボニル基の間の非酵素的な化学反応で，グルコースなど還元糖のカルボニル基（C＝O）が蛋白質やアミノ酸のアミノ基（NH₂）と反応してシッフ塩基（C＝N）を形成する。 その後，アマドリ転位によってアマドリ化合物（C-N）になる。生体中のアマドリ化合物としては，HbA1cやグリコアルブミンなどが代表的な物質である。糖化反応系は，アマドリ化合物生成までの初期反応と以降の後期反応とに区別されている。後期反応では，アルデヒド，糖の自動酸化や分解などにより３-デオキシグルコソン（3DG）やメチルグリオキサール（MG）などの中間体を経て糖化最終産物（advanced glycation endproducts；AGEs）が生成するが，これらにはカルボキシメチルリジン（CML），ペントシジン（pentosidine），ピラリン（pyrraline），クロスリン（crossline）などが知られている。AGEsは，糖化した蛋白質を認識するAGE受容体（RAGE）を介してサイトカインの産生亢進など種々の反応を引き起こし，糖尿病合併症や加齢に伴う動脈硬化など種々の疾患発症，進展へ向かうと考えられる。
マウスやヒト由来の骨芽細胞にはRAGEの発現が認められており，AGEsは骨芽細胞のアポトーシスの誘導やインターロイキン-６の産生を促す８）。また，AGEs化したⅠ型コラーゲンは骨芽細胞へのミネラル沈着を阻害して石灰化障害を惹起することが報告されており，一方で破骨細胞においてはAGEsが骨吸収を促進することが知られている。骨粗鬆症，変形性骨関節症，慢性骨関節リウマチなどは，糖化反応の進展に関係が深いと考えられている。 骨粗鬆症は，「骨量の減少と骨の微細構造の破綻によって骨折に対する感受性が高まった全身的骨格疾患」とされてきたが，2000年に米国国立衛生研究所（NIH）において「骨強度＝骨密度＋骨質」と改訂され，骨質の低下＝骨の脆弱化がクローズアップされるようになった。この脆弱化には，骨中コラーゲンのAGEs架橋が関与していることが明らかになってきた。コラーゲンは骨体積の約半分を占める主要な蛋白で，α鎖３本からなる３重らせん構造をとっているが，隣り合う分子間や分子内に架橋結合を形成してその配列を保っている。リシルオキシダーゼを介する生理的架橋は「善玉架橋」として配列秩序を保つが，生活習慣病リスクとして知られる血中ホモシステインの上昇やビタミンB₆不足，および酸化ストレスを誘因として亢進されたAGEsにより形成される非生理的架橋は，「悪玉架橋」としてコラーゲン線維を脆弱化して骨折のリスクを上昇させると考えられる９）。事実，わが国の２型糖尿病患者における椎体骨折の多変量解析において，BMDそのものに有意差を認めなかったものの血清ペントシジンの有意な上昇を認めている（オッズ比：2.50，95％信頼区間：1.09～5.73，p＝0.03）10）。また，日本人閉経女性の椎体骨折の解析においても，尿中Ⅰ型コラーゲン架橋N-テロペプチド（N-terminal telopeptide of typeⅠcollagen；NTX）以上にペントシジン排泄量が独立危険予測因子として注目されている（オッズ比：1.33，95％信頼区間：1.01～1.76，p＝0.04）11）。これらAGEs架橋は加齢とともに増加することが報告されており，骨の老化（糖化・酸化）の指標としても注目されている12）。
これらの背景をもとに，さまざまな糖化反応阻害薬が開発されてきている。ACE阻害薬やARBでは糖尿病性腎症の進展抑制作用が知られているが，その腎保護作用の背景にAGEs蓄積阻害作用が考えられている。ACE阻害薬であるテモカプリルとARBであるオルメサルタンは，in vitroにおいてペントシジン，CMLの生成を抑制することが報告されている13）。また，オルメサルタンを２型糖尿病腎症モデル（SHR/NDmc-cp）に20週間投与したところ，濃度依存的に腎ペントシジン蓄積を低下させ，組織学的に腎症を是正し蛋白尿を改善したことが報告されている14）。このオルメサルタンのAGEs蓄積阻害作用は，RA系を介さない作用と考えられている。このように生体内の糖化反応を阻止することは，糖尿病合併症や加齢に伴う動脈硬化，心筋異常などの発症，進展以外にも骨の老化（糖化・酸化）を防ぐ効果が期待される。
３ 血管石灰化と骨代謝
血管の加齢変化として動脈硬化に加えて血管の石灰化も進行するが，近年この血管の石灰化には血管局所での骨形成分子が関与していることが明らかとなった。われわれは，この骨粗鬆症と血管石灰化の両疾患の病態形成に共通する分子機序として，RANKLシステムに着目した。
RANKLシステムは骨粗鬆症病態形成の中心をなすシステムであり，主として骨芽細胞で産生され破骨細胞を活性化して骨粗鬆症に導く分子である。リガンドであるRANKLに対し，RANKとデコイ型受容体のOPG（osteoprotegerin）の２つの受容体が存在し，その破骨細胞の活性化を調節していることが知られている。OPG欠損マウスではRANKLがその受容体を過剰に刺激するために，骨粗鬆症と血管石灰化の両方を同時に呈するフェノタイプを示した。
血管細胞においてもこれらのRANKL関連分子は発現しており，マウスでの検討では血管石灰化に伴いこれらの分子の発現が上昇していた。培養血管内皮細胞にRANKLを添加すると，骨形成分子である骨形成蛋白質（bone morphogenetic protein；BMP）-2が増加する一方で石灰化の阻害因子であるマトリックスGla蛋白質（matrix Gla protein；MGP）が減少することを見出し，培養血管平滑筋細胞を骨芽細胞分化誘導培地で骨分化させる実験系にRANKLを添加すると骨分化が助長されることから，RANKLは血管平滑筋の石灰化を促す可能性が示唆された。すなわち，RANKLは血管内皮細胞から骨分化促進因子のBMP-2を分泌させる一方で，血管平滑筋細胞から石灰化抑制分子のMGPを低下させる２つの作用を同時に有することで血管石灰化を誘導しうることが明らかとなった。また，これらのRANKLによる血管系細胞への作用はエストロゲン投与によって著明に抑制された。血管内皮細胞へのRANKL刺激によって上昇したBMP-2はエストロゲン（E2）投与によって抑制されたが，エストロゲンのアンタゴニストであるICI-182，780の同時投与によりエストロゲンの作用は消失した。一方，血管平滑筋細胞ではエストロゲン添加によってMGPの発現が増加しており，この作用によってBMP-2の骨分化能をさらに高めていると考えられる。また，エストロゲン受容体の発現量を検討したところ，血管平滑筋ではα受容体よりもβ受容体が多く発現しており，またそれぞれの特異的なアゴニストを用いた検討から，このMGPの低下作用には主としてβ受容体が重要であることがわかった（図３）。
われわれは，さらに血管石灰化を小動物で解析するために動脈硬化モデルであるApoE欠損マウスを用いて検討を行った。このマウスでは，高齢マウスで動脈硬化部位に血管石灰化が認められることがすでに報告されているが，雌のApoE欠損マウスに高脂肪食負荷をかけたうえで卵巣摘出を施し，エストロゲンを急激に低下させることで骨粗鬆症を誘導するのみならず血管石灰化も誘導できることがわかった。このモデルを用いて解析を行ったところ，卵巣を摘出したマウスでのみ血管の内膜側のlipid richな動脈硬化部位に血管石灰化が認められた。この卵巣摘出マウスにエストロゲンを浸透圧ポンプを用いて持続投与しておくと，血管の石灰化は有意に抑制された。すなわち，エストロゲンは血管石灰化の制御因子であることが明らかとなった。また，血管石灰化にはRANKLおよびRANKが発現しており，血管石灰化と挙動をともにして卵巣摘出によってRANKLおよびRANKの発現が増加し，エストロゲンの補充でその発現が低下することも明らかとなった15）。現在，RA系とのクロストークを検討中である。
おわりに
現代の高齢化社会において，加齢とともに急増する生活習慣病対策は大きな社会的課題である。医療費の側面からも，高血圧や糖尿病と骨粗鬆症の両疾患に効果の期待できる薬剤はニーズが大きい。また，近年アンジオテンシン１型受容体欠損マウスの寿命が野生型マウスよりも長いという報告もあり，RA系の個体老化への関与はますます関心が集まっている。ARBの降圧作用に加えて骨の老化予防（骨年齢改善）という新しいエビデンスが加わる日を期待したい。
文 献
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大阪大学大学院連合小児発達学研究科健康発達医学寄附講座教授
中神 啓徳 Hironori Nakagami
大阪大学大学院医学系研究科臨床遺伝子治療学教授
森下 竜一 Ryuichi Morishita