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The sodium-glucose cotransporter-2 inhibitor Tofogliflozin prevents the progression of nonalcoholic steatohepatitis–associated liver tumors in a novel murine model

吉岡, 直輝 名古屋大学

2021.12.20

概要

【緒言】
肥満や糖尿病患者では、肝がんの発症や死亡のリスクは約 2 倍に上昇するとされている。非アルコール性脂肪肝炎(NASH)はメタボリックシンドロームの肝臓における合併症とされ、糖尿病や肥満患者の多くが NASH を合併する。NASH は、予後良好の単純性脂肪肝と異なり、炎症や線維化を伴って慢性に進行することで最終的に肝硬変や肝がんに至る。近年、糖尿病や肥満の増加に伴って、NASH を原因とする肝がんの増加が問題になっている。しかしながら、ヒトの病態を反映する疾患モデルに乏しいため、糖尿病や肥満が肝がんの発症や進展を促進するメカニズムは未解明の点が多く残されている。これまでに報告されている疾患モデルの問題点として、肝腫瘍の発症に長期間(～1 年間)を要すること、必ずしも NASH を背景としていないことなどが挙げられ、研究の障壁となっていた。我々は既に、遺伝性肥満を呈するメラノコルチン4 型受容体欠損(Mc4r KO)マウスに高脂肪食を負荷することで、肥満やインスリン抵抗性を背景に、脂肪肝、NASH、多発性肝腫瘍を経時的に発症することを報告してきた。この NASH 関連肝がんモデルは、ヒト病態を良く反映するが、やはり肝腫瘍の発症に長期間(約 1 年)を要する点が課題であった。そこで本研究では、より短期間に肝腫瘍を発症し、薬効評価に有用な動物モデルの作出を試みた。

【方法・結果】
肥満は化学発がん剤誘発性肝がんの発症を促進することが報告されているため、2週齢の Mc4r KO マウスに様々な用量(0, 1, 25 mg/kg body weight)の肝化学発がん剤 Diethylnitrosamine(DEN)を腹腔内投与し、6 週齢より高脂肪食を 10 週間負荷した。高用量の DEN を投与した Mc4r KO マウスは、肥満やインスリン抵抗性に加えて、全例で多発性肝腫瘍を発症した。DEN 投与後の高脂肪食負荷の期間を 14 週間に延ばすと、予想通り、発症する腫瘍の数とサイズが増加した。高用量の DEN を投与しても、高脂肪食を負荷した野生型マウスや通常食で飼育した Mc4r KO マウスでは肝腫瘍は発症せず(Fig. 1a)、DEN により誘発される肝腫瘍は、Mc4r 欠損と高脂肪食の組み合わせにより促進されることが明らかになった。肝腫瘍を病理組織学的に評価すると、細胞密度が増加し周囲組織を圧排・浸潤する像がみられ、多くの腫瘍はヒトの dysplastic nodule に相当した(Fig. 1b)。一部の肝腫瘍は細胞異型、構造異型および間質浸潤を認め、ヒトの高分化型肝細胞がんに相当した(Fig. 1c)。腫瘍部における Ki-67 発現細胞は非腫瘍部に比べて高く、増殖能をもつ腫瘍であること確認した。また肝腫瘍は、造影 CT の門脈相・平衡相で等～低吸収域、EOB-MRI の肝細胞相で低信号域として検出され、ヒトの dysplastic nodule や肝細胞がんと同様の所見を呈した(Fig. 1a)。肝臓の非腫瘍部では、NASH に特徴的とされる中心静脈優位の肝細胞 ballooning や pericellular fibrosis の所見を認めた。実際、NASH の評価に用いられる NAFLD activity score はいずれのマウスも 5 点を超えており、NASH の病理組織像に一致していた。また DENは、Mc4r KO マウスに高脂肪食を負荷することで発症する肥満やインスリン抵抗性、 NASH 様肝病変の所見に影響を与えなかった。こうして、10～14 週間という短期間で、肥満やインスリン抵抗性に加えて NASH を背景とした肝腫瘍を確実に発症する、新しい NASH 関連肝がんモデルが確立された。

さらに本疾患モデルの肝がん発症や進展に対する薬効評価モデルとしての有用性を検証するために、抗糖尿病薬の SGLT2 阻害薬 Tofogliflozin の効果を検証した。DENを投与した Mc4r KO マウスに、12 週間の高脂肪食負荷中に Tofogliflozin(5 mg/kg body weight/日)を同時に投与した。Tofogliflozin 投与により、体重増加や血糖上昇、NASH発症が抑制されるとともに、肝腫瘍の形成、特にサイズの大きい肝腫瘍の形成が抑制された。Tofogliflozin が肝腫瘍の形成を抑制したメカニズムを明らかにするために腫瘍部の遺伝子発現を調べたが、Tofogliflozin 投与による明らかな変化はなかった。また腫瘍部において SGLT1 と SGLT2 の発現は認めなかった。非腫瘍部については、炎症・線維化関連の遺伝子発現は Tofogliflozin により低下し、糖脂質代謝関連の遺伝子発現については、Tofogliflozin により β 酸化は増加、脂肪合成は低下していた。さらに細胞老化に関連する p21 や senescence-associated secretary phenotype(SASP)因子の遺伝子発現が Tofogliflozin により大きく低下していることを見出した。近年、細胞老化が NASHや肝がんの発症に関連することが数多く報告されているため、細胞老化の制御因子である p21 に注目し、免疫組織化学染色を行った。本疾患モデルにおいて p21 の発現は主に肝細胞でみられ、Tofogliflozin は肝細胞の細胞老化を抑制することが明らかになった。

【考察】
糖尿病や肥満が肝がんの発症や進展を促進する機序を明らかにするために、これまでに多くの動物モデルが報告されてきた。しかし、ヒトの病態を再現することは困難であり、多くのモデルでは非生理的な飼料を負荷したり、肝臓そのものに遺伝子操作を加えたりすることが必要であった。この点、MC4R は主に中枢神経系に限局して発現する。また、DEN を投与しても、高脂肪食を負荷した野生型マウスや通常食で飼育した Mc4r KO マウスは単純性脂肪肝を示すのみで、NASH や肝腫瘍を発症しないことは、NASH 患者は脂肪肝患者に比較して HCC 発症リスクが 10 倍も高いという疫学データと一致している。このように、本疾患モデルは全身の糖脂質代謝が NASH や肝がんの発症や進展に及ぼす影響を検討することができるユニークなモデルと考えられた。

近年、NASH や肝がんの発症に細胞老化の関連が指摘されている。実際、脂肪肝患者で肝細胞の細胞老化は HCC 発症と相関を示すことが報告されている。本疾患モデルで Tofogliflozin が肝腫瘍の形成を抑制したメカニズムの１つとして、Tofogliflozin 投与により、糖尿病や肥満により誘導される肝細胞の細胞老化や SASP 因子の発現上昇が抑制されたことが考えられた。

【結論】
本研究において、短期間で再現性よく NASH 関連肝がんを発症する新たな動物モデルを確立した。本疾患モデルを用いて Tofogliflozin が肝腫瘍の進展を抑制することを示し、本疾患モデルの薬効評価モデルとしての有用性を確認した。

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参考文献

[1] H.B. El-Serag, H. Hampel, F. Javadi, The association between diabetes and hepatocellular carcinoma: a systematic review of epidemiologic evidence, Clin. Gastroenterol. Hepatol. 4 (2006) 369–380.

[2] S.C. Larsson, A. Wolk, Overweight, obesity and risk of liver cancer: a meta-analysis of cohort studies, Br. J. Cancer 97 (2007) 1005–1008.

[3] G.A. Michelotti, M.V. Machado, A.M. Diehl, NAFLD, NASH and liver cancer, Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 10 (2013) 656–665.

[4] Z.M. Younossi, A.B. Koenig, D. Abdelatif, Y. Fazel, L. Henry, M. Wymer, Global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease-meta-analytic assessment of prevalence, incidence, and outcomes, Hepatology 64 (2016) 73–84.

[5] R. Karagozian, Z. Derd´ak, G. Baffy, Obesity-associated mechanisms of hepatocarcinogenesis, Metabolism 63 (2014) 607–617.

[6] L.X. Yu, R.F. Schwabe, The gut microbiome and liver cancer: mechanisms and clinical translation, Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 14 (2017) 527–539.

[7] C. Vaisse, K. Clement, E. Durand, S. Hercberg, B. Guy-Grand, P. Froguel, Melanocortin-4 receptor mutations are a frequent and heterogeneous cause of morbid obesity, J. Clin. Investig. 106 (2000) 253–262.

[8] D.C. Albarado, J. McClaine, J.M. Stephens, R.L. Mynatt, J. Ye, A.W. Bannon, W. G. Richards, A.A. Butler, Impaired coordination of nutrient intake and substrate oxidation in melanocortin-4 receptor knockout mice, Endocrinology 145 (2004) 243–252.

[9] M. Itoh, T. Suganami, N. Nakagawa, M. Tanaka, Y. Yamamoto, Y. Kamei, S. Terai, I. Sakaida, Y. Ogawa, Melanocortin 4 receptor-deficient mice as a novel mouse model of nonalcoholic steatohepatitis, Am. J. Pathol. 179 (2011) 2454–2463.

[10] N. Chiyonobu, S. Shimada, Y. Akiyama, K. Mogushi, M. Itoh, K. Akahoshi, S. Matsumura, K. Ogawa, H. Ono, Y. Mitsunori, D. Ban, A. Kudo, S. Arii, T. Suganami, S. Yamaoka, Y. Ogawa, M. Tanabe, S. Tanaka, Fatty Acid Binding Protein 4 (FABP4) overexpression in intratumoral hepatic stellate cells within hepatocellular carcinoma with metabolic risk factors, Am. J. Pathol. 188 (2018) 1213–1224.

[11] A. Obata, N. Kubota, T. Kubota, M. Iwamoto, H. Sato, Y. Sakurai, I. Takamoto, H. Katsuyama, Y. Suzuki, M. Fukazawa, S. Ikeda, K. Iwayama, K. Tokuyama, K. Ueki, T. Kadowaki, Tofogliflozin improves insulin resistance in skeletal muscle and accelerates lipolysis in adipose tissue in male mice, Endocrinology 157 (2016) 1029–1042.

[12] K. Shiba, K. Tsuchiya, C. Komiya, Y. Miyachi, K. Mori, N. Shimazu, S. Yamaguchi, N. Ogasawara, M. Katoh, M. Itoh, T. Suganami, Y. Ogawa, Canagliflozin, an SGLT2 inhibitor, attenuates the development of hepatocellular carcinoma in a mouse model of human NASH, Sci. Rep. 8 (2018) 2362.

[13] G. Ranjbar, D.P. Mikhailidis, A. Sahebkar, Effects of newer antidiabetic drugs on nonalcoholic fatty liver and steatohepatitis: think out of the box!, Metabolism 101 (2019), 154001.

[14] E. Ferrannini, S. Baldi, S. Frascerra, B. Astiarraga, T. Heise, R. Bizzotto, A. Mari, T. R. Pieber, E. Muscelli, Shift to fatty substrate utilization in response to sodium- glucose cotransporter 2 inhibition in subjects without diabetes and patients with type 2 diabetes, Diabetes 65 (2016) 1190–1195.

[15] K. Obara, Y. Shirakami, A. Maruta, T. Ideta, T. Miyazaki, T. Kochi, H. Sakai, T. Tanaka, M. Seishima, M. Shimizu, Preventive effects of the sodium glucose cotransporter 2 inhibitor tofogliflozin on diethylnitrosamine-induced liver tumorigenesis in obese and diabetic mice, Oncotarget 8 (2017) 58353–58363.

[16] N. Balthasar, L.T. Dalgaard, C.E. Lee, J. Yu, H. Funahashi, T. Williams, M. Ferreira, V. Tang, R.A. McGovern, C.D. Kenny, L.M. Christiansen, E. Edelstein, B. Choi, O. Boss, C. Aschkenasi, C.Y. Zhang, K. Mountjoy, T. Kishi, J.K. Elmquist, B.B. Lowell, Divergence of melanocortin pathways in the control of food intake and energy expenditure, Cell 123 (2005) 493–505.

[17] M. Kawakubo, M. Tanaka, K. Ochi, A. Watanabe, M. Saka-Tanaka, Y. Kanamori, N. Yoshioka, S. Yamashita, M. Goto, M. Itoh, I. Shirakawa, S. Kanai, H. Suzuki, M. Sawada, A. Ito, M. Ishigami, M. Fujishiro, H. Arima, Y. Ogawa, T. Suganami, Dipeptidyl peptidase-4 inhibition prevents nonalcoholic steatohepatitis-associated liver fibrosis and tumor development in mice independently of its anti-diabetic effects, Sci. Rep. 10 (2020) 983.

[18] D.E. Kleiner, E.M. Brunt, M. Van Natta, C. Behling, M.J. Contos, O.W. Cummings, L.D. Ferrell, Y.C. Liu, M.S. Torbenson, A. Unalp-Arida, M. Yeh, A.J. McCullough, A.J. Sanyal, N. Nonalcoholic Steatohepatitis Clinical Research, Design and validation of a histological scoring system for nonalcoholic fatty liver disease, Hepatology 41 (2005) 1313–1321.

[19] E.J. Park, J.H. Lee, G.Y. Yu, G. He, S.R. Ali, R.G. Holzer, C.H. Osterreicher, H. Takahashi, M. Karin, Dietary and genetic obesity promote liver inflammation and tumorigenesis by enhancing IL-6 and TNF expression, Cell 140 (2010) 197–208.

[20] S. Yoshimoto, T.M. Loo, K. Atarashi, H. Kanda, S. Sato, S. Oyadomari, Y. Iwakura, K. Oshima, H. Morita, M. Hattori, K. Honda, Y. Ishikawa, E. Hara, N. Ohtani, Obesity-induced gut microbial metabolite promotes liver cancer through senescence secretome, Nature 499 (2013) 97–101.

[21] A. Forner, J.M. Llovet, J. Bruix, Hepatocellular carcinoma, Lancet 379 (2012) 1245–1255.

[22] M. Itoh, H. Kato, T. Suganami, K. Konuma, Y. Marumoto, S. Terai, H. Sakugawa, S. Kanai, M. Hamaguchi, T. Fukaishi, S. Aoe, K. Akiyoshi, Y. Komohara, M. Takeya, I. Sakaida, Y. Ogawa, Hepatic crown-like structure: a unique histological feature in non-alcoholic steatohepatitis in mice and humans, PLoS One 8 (2013) 82163.

[23] M. Itoh, T. Suganami, H. Kato, S. Kanai, I. Shirakawa, T. Sakai, T. Goto, M. Asakawa, I. Hidaka, H. Sakugawa, K. Ohnishi, Y. Komohara, K. Asano, I. Sakaida, M. Tanaka, Y. Ogawa, CD11c+ resident macrophages drive hepatocyte death-triggered liver fibrosis in a murine model of nonalcoholic steatohepatitis, JCI Insight 2 (2017), e92902.

[24] A.M. Papatheodoridi, L. Chrysavgis, M. Koutsilieris, A. Chatzigeorgiou, The role of senescence in the development of nonalcoholic fatty liver disease and progression to nonalcoholic steatohepatitis, Hepatology 71 (2020) 363–374.

[25] L. Verna, J. Whysner, G.M. Williams, N-nitrosodiethylamine mechanistic data and risk assessment: bioactivation, DNA-adduct formation, mutagenicity, and tumor initiation, Pharmacol. Ther. 71 (1996) 57–81.

[26] H. Tilg, A.R. Moschen, M. Roden, NAFLD and diabetes mellitus, Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 14 (2017) 32–42.

[27] G. Marchesini, M. Brizi, G. Bianchi, S. Tomassetti, E. Bugianesi, M. Lenzi, A.J. McCullough, S. Natale, G. Forlani, N. Melchionda, Nonalcoholic fatty liver disease: a feature of the metabolic syndrome, Diabetes 50 (2001) 1844–1850.

[28] K.M. Utzschneider, A. Van de Lagemaat, M.V. Faulenbach, J.H. Goedecke, D.B. Carr, E.J. Boyko, W.Y. Fujimoto, S.E. Kahn, Insulin resistance is the best predictor of the metabolic syndrome in subjects with a first-degree relative with type 2 diabetes, Obesity 18 (2010) 1781–1787.

[29] Q.M. Anstee, H.L. Reeves, E. Kotsiliti, O. Govaere, M. Heikenwalder, From NASH to HCC: current concepts and future challenges, Nat. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 16 (2019) 411–428.

[30] X. Zhang, D. Zhou, R. Strakovsky, Y. Zhang, Y.X. Pan, Hepatic cellular senescence pathway genes are induced through histone modifications in a diet-induced obese rat model, Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 302 (2012) G558–G564.

[31] M. Ogrodnik, S. Miwa, T. Tchkonia, D. Tiniakos, C.L. Wilson, A. Lahat, C.P. Day, A. Burt, A. Palmer, Q.M. Anstee, S.N. Grellscheid, J. Hoeijmakers, S. Barnhoorn, D.A. Mann, T.G. Bird, W.P. Vermeij, J.L. Kirkland, J.F. Passos, T. von Zglinicki, D. Jurk, Cellular senescence drives age-dependent hepatic steatosis, Nat. Commun. 8 (2017) 15691.

[32] A. Aravinthan, C. Scarpini, P. Tachtatzis, S. Verma, S. Penrhyn-Lowe, R. Harvey, S.E. Davies, M. Allison, N. Coleman, G. Alexander, Hepatocyte senescence predicts progression in non-alcohol-related fatty liver disease, J. Hepatol. 58 (2013) 549–556.

[33] W. Xue, L. Zender, C. Miething, R.A. Dickins, E. Hernando, V. Krizhanovsky, C. Cordon-Cardo, S.W. Lowe, Senescence and tumour clearance is triggered by p53 restoration in murine liver carcinomas, Nature 445 (2007) 656–660.

[34] T.W. Kang, T. Yevsa, N. Woller, L. Hoenicke, T. Wuestefeld, D. Dauch, A. Hohmeyer, M. Gereke, R. Rudalska, A. Potapova, M. Iken, M. Vucur, S. Weiss, M. Heikenwalder, S. Khan, J. Gil, D. Bruder, M. Manns, P. Schirmacher, F. Tacke, M. Ott, T. Luedde, T. Longerich, S. Kubicka, L. Zender, Senescence surveillance of pre-malignant hepatocytes limits liver cancer development, Nature 479 (2011) 547–551.

[35] A. Krtolica, S. Parrinello, S. Lockett, P.Y. Desprez, J. Campisi, Senescent fibroblasts promote epithelial cell growth and tumorigenesis: a link between cancer and aging, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98 (2001) 12072–12077.

[36] S. Parrinello, J.P. Coppe, A. Krtolica, J. Campisi, Stromal-epithelial interactions in aging and cancer: senescent fibroblasts alter epithelial cell differentiation, J. Cell Sci. 118 (2005) 485–496.

[37] J.C. Acosta, A. Banito, T. Wuestefeld, A. Georgilis, P. Janich, J.P. Morton, D. Athineos, T.W. Kang, F. Lasitschka, M. Andrulis, G. Pascual, K.J. Morris, S. Khan, H. Jin, G. Dharmalingam, A.P. Snijders, T. Carroll, D. Capper, C. Pritchard, G. J. Inman, T. Longerich, O.J. Sansom, S.A. Benitah, L. Zender, J. Gil, A complex secretory program orchestrated by the inflammasome controls paracrine senescence, Nat. Cell Biol. 15 (2013) 978–990.

[38] K. Promrat, D.E. Kleiner, H.M. Niemeier, E. Jackvony, M. Kearns, J.R. Wands, J.L. Fava, R.R. Wing, Randomized controlled trial testing the effects of weight loss on nonalcoholic steatohepatitis, Hepatology 51 (2010) 121–129.

[39] E. Vilar-Gomez, Y. Martinez-Perez, L. Calzadilla-Bertot, A. Torres-Gonzalez, B. Gra- Oramas, L. Gonzalez-Fabian, S.L. Friedman, M. Diago, M. Romero-Gomez, Weight loss through lifestyle modification significantly reduces features of nonalcoholic steatohepatitis, Gastroenterology 149 (2015) 367–378, 367–78.e5.

[40] M.R. Cowie, M. Fisher, SGLT2 inhibitors: mechanisms of cardiovascular benefit beyond glycaemic control, Nat. Rev. Cardiol. 17 (2020) 761–772.

[41] F. Connor, T.F. Rayner, S.J. Aitken, C. Feig, M. Lukk, J. Santoyo-Lopez, D.T. Odom, Mutational landscape of a chemically-induced mouse model of liver cancer, J. Hepatol. 69 (2018) 840–850.

[42] M. Dow, R.M. Pyke, B.Y. Tsui, L.B. Alexandrov, H. Nakagawa, K. Taniguchi, E. Seki, O. Harismendy, S. Shalapour, M. Karin, H. Carter, J. Font-Burgada, Integrative genomic analysis of mouse and human hepatocellular carcinoma, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115 (2018) E9879–E9888.

[43] T. Cheuk-Fung Yip, V. Wai-Sun Wong, H. Lik-Yuen Chan, Y.K. Tse, A. Pik-Shan Kong, K. Long-Yan Lam, G. Chung-Yan Lui, G. Lai-Hung Wong, Effects of diabetes and glycemic control on risk of hepatocellular carcinoma after seroclearance of hepatitis b surface antigen, Clin. Gastroenterol. Hepatol. 16 (2018) 765–773, 765–773.e762.

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