COVID-19関連追加(2021810日)

当院HP関連ファイル:

2021520日(RECOVERY試験)

2021530日(COLCORONA試験)

【コルヒチンの機序について】

Montealegre-Gómez G, et al. Colchicine: A potential therapeutic tool against COVID-19. Experience of 5 patients. Ruematología Clínica. Vol 17, Nom 7(2021): 371-375.

https://doi.org/10.1016/j.reuma.2020.05.001.

Introduction

コルヒチンは、体にとって異物である造形剤(modeling agents)や生体高分子(biopolymers)などのallogenic substancesによって引き起こされる疾患である,iatrogenic allogenosisIA)の患者の対症療法として10年以上前から使用されている5).コルヒチンは,これらの患者の炎症反応に伴う症状を減少させ,関節痛,頭痛,肺浸潤などの一部の臨床症状を改善する.これらの患者は,臨床的に改善し,症状の頻度も減少する.

現在の情報に照らして,COVID-19感染症に伴うARDSの予防につながる免疫調節作用を説明する可能性のあるコルヒチンの作用機序および代謝経路,ならびにウイルス複製および抗原提示に対するコルヒチンの効果の可能性について,最近の知見をまとめる.

Mechanisms of action

コルヒチンは,植物であるColchicum autumnaleから抽出された三環系アルカロイドである.コルヒチンはチューブリン重合(tubulin polymerization)を強力に阻害する.最も研究されているメカニズムは,コルヒチンがβ-チューブリンサブユニットに高い親和性で結合し,その集合を阻止することで,微小管重合(microtubule polymerization)を阻害することである6).微小管は,細胞骨格の重要な構成要素であり,細胞の形状維持,細胞内物質(intracellular substances)の移送,サイトカインやケモカインの分泌,細胞移動,イオンチャネルの制御,細胞分裂など,複数の細胞プロセスに関与している.コルヒチンは,metaphaseの細胞分裂を阻害するantimitotic substanceである6).独立してGTPase活性を刺激して,微小管GTP capの消失を促し,集合を阻止する.コルヒチンがチューブリンに結合すると,αβ-チューブリンのヘテロ二量体サブユニットの直線的なコンフォメーションが失われ,チューブリンのヘテロ二量体が湾曲する.隣接するαβサブユニット間の相互作用を維持するために必要な横方向の接触が失われ,横方向の接触が減少すると,微小管が分解される.また,コルヒチンは,ミトコンドリア膜の電位依存性アニオンチャネルを修飾することで,ミトコンドリアの代謝を制限する可能性がある7).コルヒチンは,好中球や単球などの炎症細胞の走化性や,エンドソームやエクソソームなどの小胞の細胞内輸送にも影響を与える.また,白血球の内皮細胞への結合や単球や好中球の炎症組織へのリクルートに重要な接着分子であるE-セレクチンの発現を阻害する.最後に,コルヒチンは好中球がスーパーオキシドなどのフリーラジカルを産生するのを抑える8).また,インフラマソームの活性化を阻害することで,カスパーゼ-1の活性化を抑制し,その後のIL-1βやIL-18の放出を抑制することにも関連している9)SARS-CoV-1感染症では,IL-1βの過剰産生につながるカルシウムイオン輸送によるインフラマソームの活性化10),カスパーゼ-1の直接的な活性化11),あるいはカリウム流出の亢進12)が関与しているとされる(Figure 1).血流中では,コルヒチンの約40%がアルブミンと結合する.血漿濃度のピークは投与後1時間であり,白血球内への蓄積に基づき,2448時間で抗炎症作用が最大となる.コルヒチンは,血漿中よりも白血球内ではるかに高い濃度に達し,摂取後数日間は白血球内に留まる.これらのことから,痛風などの急性炎症性疾患を速やかに阻止することができると考えられる13)

 

 

Figure 1: Main anti-inflammatory mechanisms of action of colchicine.

 

Metabolism and elimination:

コルヒチンは,主に肝細胞(胆汁排泄),近位尿細管(腎排泄),腸細胞(腸排泄),単球,血液脳関門細胞に発現するP糖タンパク質[P-gp; 多剤耐性蛋白質1MDR1: multi-drug resistant protein 1)あるいはATP結合カセットサブファミリーBメンバー1ABCB1: ATP-binding cassette subfamily B member 1]による輸送を経て,体外に排出される.P糖タンパク質はMDR1遺伝子にコードされており,特定のMDR1多型はP-gpの発現/活性の増加および血清コルヒチン濃度の低下と関連している14).これらのメカニズムはいずれも薬物相互作用の影響を受けやすく,血流中レベル(bloodstream levels)に影響を及ぼす可能性がある6)

一般的に,コルヒチンは安全に投与されている.しかし,過量投与時には,好中球減少症,胃腸障害,骨髄傷害,貧血などの毒性を示す.コルヒチンの毒性は,その抗ミトコンドリア作用による.細胞内のチューブリンに結合し,タンパク質構築の障害,分裂停止(mitotic arrest),多臓器不全を引き起こすが,確立された治療ガイドラインに沿って使用すれば安全であり,推奨用量を超えなければ毒性はまれである7)

Clinical cases description: Iatrogenic allogenosis patients infected with COVID19 under colchicine treatment

臀部に生体高分子(biopolymers)の臨床歴があり,IAを発症し,アジュバントによって誘発される自己免疫/炎症症候群(ASIA症候群)またはSchoenfeld症候群の可能性が高い併存疾患を有する5例を紹介する(Table 115).コルヒチンは,IAの臨床症状の対症療法に用いられた.これらの患者には,痛風の急性発作の管理で行われているように,初回含浸量(initial impregnation dose)を投与した: 初日: 1mg8時間ごとに投与.2日目: 1mg12時間ごとに投与.3日目以降: 症状が落ち着くまで10.51mgの維持量で34週間投与.これを,疼痛,紅斑,関節痛,頭痛,不眠,抑うつなどの症状の再発に応じて,1年に13回繰り返す.一般的に,これらの患者に起こった炎症または自己免疫プロセスに対するコントロールが回復する.外来物質に対する炎症性組織反応としての異物性肉芽腫(顔面動脈の治療的塞栓術)16),顔面肉芽腫17)oleoma18)(美容目的で真皮または皮下に注入された油性の外来物質に対する非アレルギー性の異物型肉芽腫反応)の症例においても,同様の使用方法が示され,良好な結果が得られている.

この5人の患者は,IAと合併症(年齢,動脈性高血圧,糖尿病,甲状腺機能低下症)と診断され,3週間前にIAの危機に対してコルヒチン治療を受けていた.これらの患者は軽度の症状(頭痛,呼吸困難を伴わない咳,関節痛)を呈し,COVID-19 RT-PCRT検査で陽性となった.しかし,治療のための入院は必要なかった.なお,3人の濃厚接触者が重篤な症状を呈して死亡したのに対し,他の濃厚接触者は軽度の症状であったことに留意する必要がある.我々は,これらの事例に基づき,いくつかの合併症を持ち,COVID-19患者の危険因子として報告されているASIA症候群のために19),免疫システムが乱れている可能性があるにもかかわらず,重症COVID-19感染症に罹患しなかったIA患者においてコルヒチンによる防御効果の可能性を仮定した19)

最近Gandolfini20)は,腎移植後8ヶ月でCOVID-19を発症した52歳の女性に対し,コルヒチンの治療効果の可能性を示した(120mgで適用).この患者は,抗ウイルス療法とヒドロキシクロロキン投与を受けていた.非侵襲的な人工呼吸を必要とする呼吸状態の悪化が進行し,気管内挿管が検討され,抗ウイルス療法は終了となった.抗IL-6受容体mAbであるトシリズマブが使用できないため,炎症を抑えるためにコルヒチン(8日目に1mg,その後0.5mg/日)が投与された.著者らは,免疫抑制の中断とコルヒチンの抗炎症作用が,抗ウイルス療法やヒドロキシクロロキンとの相乗効果をもち,ウイルスの複製を低下させ,SARS-CoV-2によって引き起こされるサイトカインストームを最小限に抑えたのではないかと結論づけている.

Possible uses of colchicine to prevent acute respiratory distress syndrome (ARDS) in patients with COVID-19 infection

COVID-19の感染挙動を示す研究によると,感染者の7080%が軽度または中等度の症状を示し,15%が低酸素血症や肺浸潤を伴う重度の呼吸困難を呈する重症感染症となり,5%が呼吸不全,敗血症性ショック,多臓器不全を伴う重篤な状態に陥るとされている21).高年齢層(> 60歳)で,高血圧や糖尿病などの合併症を持つ患者の死亡率が最も高くなる22).予後を悪くする要因としては,呼吸困難,リンパ球減少,好中球増加,単球・血小板減少などが挙げられる.また,CD4およびCD8 Tリンパ球数はより低く,尿素窒素およびクレアチニンはより高い.つまり,死に至るような重篤な炎症反応とともに,細胞性免疫が明らかに抑制されている.発熱や頭痛や他の症状がない生存患者に比べて,死亡患者には呼吸困難の症状の割合が多い(P< 0.00122)COVID-19死亡患者に見られるその他の要因としては,アルブミンの減少,乳酸の増加,赤血球数とヘモグロビンのわずかな減少,LDHの増加などが挙げられる23). 最良の予後を予測する要因としては,生存者グループに多く見られるリンパ球数が多いこと,女性であることが挙げられる.

ARDSは,患者の死に至る一般的な最終経路であると考えられる.すべての患者が呼吸不全で死亡することから,肺が標的臓器であることがわかる.さらに,多臓器不全が発生した場合,肺に続いて最も障害を受ける臓器は心臓であり,次いで腎臓,肝臓である.患者の0.5%でプロカルシトニンが上昇しているが,これは細菌感染の指標と考えられる.死亡患者は,CRPと血清アミロイドAの増加に反映される,重度の炎症カスケードを起こしている23)24)

ARDSは,免疫システム異常に伴い,肺胞上皮や毛細血管内皮が傷害されることが原因と考えられている.好中球がサイトカインによって肺に集積する一方,酸素フリーラジカルやプロテアーゼなどの毒性メディエーターが活性化されて放出される25).フリーラジカルが大量に生成されると,内因性の抗酸化物質の能力を超え,酸化的細胞傷害(oxidative cell damage)を引き起こす.エンドセリン-1,アンジオテンシン-2NF-kappa B,ホスホリパーゼA-2などの因子は,血管透過性を高め,微小血管の構造を破壊し,炎症と肺傷害を増大させる25).その結果,肺胞-毛細血管バリアーの透過性が高まり,タンパク質を多く含む液体が気腔(airspace)に流入する.肺胞液の増加は,肺胞-毛細血管膜を介したガス交換を減少させ,低酸素血症と呼吸不全を引き起こす.しかし,ARDSの高感度かつ特異的な臨床バイオマーカーは見つかっていない.呼吸困難も予測要素となる25)

COVID-19感染症の患者がARDSを発症すると死亡率が非常に高くなり,イタリア,スペイン,そして現在は米国で見られるような多くの重症患者をケアする能力がわが国の医療システムにはないため,ARDSの発症を予防することに重点を置くべきである.

そこで,ARDS発症の危険性があり,ARDS発症を予測する臨床的・検査的基準を満たした患者にコルヒチンを使用することを提案する

コルヒチンのマクロファージに対する作用には多くの注目が集まっている.コルヒチンは,ラットモデルにおいて,肝マクロファージによるリポポリサッカライド誘発のTumor necrosis factor (TNF) の分泌を調節することが示されている6).マウス脳マクロファージ細胞ラインにおいて,コルヒチンは微小管の再配列(microtubule rearrangement)を防ぎ,プロテインキナーゼ(ROCK)経路を含むRas homolog gene familyの活性化を抑制することで,ATPによるIL1βの放出を抑制した.コルヒチン存在下では,マウス腹膜マクロファージは,エチジウムブロミドのATPによる透過性が低下し,活性酸素種(ROS: reactive species of oxygen),一酸化窒素(NO),IL1βの放出,結晶誘導性走化性因子(crystal-induced chemotactic factor),骨髄抑制性C型様レクチン(myeloid inhibitory C type-like lectin),Toll様受容体(toll-like receptors),血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor)の生成が減少した6).これらの化合物はすべて,炎症プロセスを強化するために介入し,肺胞傷害,間質浸潤,肺虚脱の原因となる.コルヒチンは,さまざまな経路でこのようなダメージを最小限に抑えることができる.

コルヒチンは,他のウイルス性疾患の治療薬としても研究されている.コルヒチンの有望な抗炎症特性と良好なバイオアベイラビリティを考慮して,Lu26)は最近,in vitroでのBEAS-2B細胞,およびin vivoでの新生児ラットにおけるRSVrespiratory syncytial virus)複製感染の抑制におけるコルヒチンの役割を研究した.彼らは,コルヒチンが抗酸化因子の産生を調節することで,新生児ラットのRSV感染を抑制することを示したまた,コルヒチンの投与により,RSV感染肺胞上皮細胞においてIFN-β1およびRIG-I遺伝子の発現が上昇した(up-regulated

COVID-19患者に対する防御的役割の可能性とコルヒチンの使用との間のもっともらしい関係として,数十年前に研究されたウイルス感染症におけるインターフェロン機構に対するコルヒチンの影響がある27)Reizin28)は,コルヒチンがニワトリ胚細胞においてインフルエンザBウイルスのLee株によって誘発されるインターフェロン合成は阻害するが,細胞からの前もって形成されたインターフェロンの放出には影響を与えないことを示したコルヒチンは,感染の初期段階で培地に導入すると最も効果的であることがわかったまた,インターフェロン産生(interferonogenesis)のためのメッセンジャーRNAの形成を阻害する可能性もある

Colchicine clinical trials in COVID19

the Colchicine Coronavirus SARS-CoV2 Trial (COLCORONA) NCT04322682.

the ECLA PHRI COLCOVID Trial NCT04328480.

the GReek Study of the Effects of Colchicine on Covid-19 Complication Prevention (GRECCO-19) NCT04326790.

the Colchicine to Reduce Myocardial Injury in COVID-19 (COLHEART-19) NCT04355143.

the Colchicine Counteracting Inflammation in COVID-19 Pneumonia NCT04322565.

Conclusion

リウマチ性疾患や免疫抑制状態がCOVID-19感染症の初期リスクを高めるかどうかは,まだ明らかではない.また,患者(healthy patients)がコルヒチンを服用することで,患者が免疫抑制状態に陥る可能性があるかどうかも,現在の情報では明らかになっていない

免疫抑制剤は,感染患者の合併症のリスクを高める可能性があるという懸念があるものの,これらの薬剤の抗炎症作用が肺傷害を軽減する可能性があると期待されている.COVID-19感染は,”サイトカインストーム”(すなわち,マクロファージ活性化症候群)と呼ばれる状態を引き起こすことがある.このような状況では,様々なサイトカインが大量に放出される.したがって,リウマチ専門医が使用している生物学的免疫抑制剤の中には,重篤なCOVID-19感染症の治療に有効なものがある.

例えば,インターロイキン阻害剤(IL-1IL-6)はARDSに有効である.また,腫瘍壊死因子(TNF)阻害剤が有効であるという証拠もある.

この点,リスク・ベネフィットと費用対効果のバランスから,健常患者やARDS合併症リスクがある患者へのコルヒチンの投与を評価すべきである.メリットがリスクを上回っていることから,今回のパンデミックによる緊急事態では,コルヒチンの使用を推奨する.

ここでは,COVID-19感染症患者のARDSリスクを減少させるために,先に述べたようなコルヒチンの特性を利用することができる.慎重かつ適切に使用された場合の比較的良好な安全性記録と忍容性プロファイルを考慮すると,提案されたプロトコルを通じて実施されるべきである.これにより,感染症の結果が減少し,臨床観察を行う機会が得られるだろう.

 

 

References

一部(特にIFN応答に関して).

 

26) N. Lu, Y. Yang, H. Liu, X. Ding, Y. Ou, J. Xia, et al.

Inhibition of respiratory syncytial virus replication and suppression of RSV-induced airway inflammation in neonatal rats by colchicine.

3 Biotech, 9 (2019), pp. 392

http://dx.doi.org/10.1007/s13205-019-1917-z

本研究では,RSV感染症の治療におけるコルヒチンの役割を検討した.RSV感染後のBEAS-2B細胞をコルヒチンで処理すると,ウイルスプラーク数が大幅に減少した.RSVに感染したBEAS-2B細胞では,コルヒチンで処理すると,IFN-β1RIG-Iの両遺伝子が有意にアップレギュレーションされる.RSVを感染させたBEAS-2B細胞では,コルヒチンによってインターロイキン,NOMDAのレベルが抑制された.Stat3COX-2p38のリン酸化もコルヒチンにより有意に抑制された.RSVに感染したBEAS-2B細胞のオンコルヒチン処理(oncolchicine treatment)では,IkBαのリン酸化が促進された.新生児ラットでは,コルヒチン処理によりRSVの複製が有意に抑制され,RSV-L遺伝子の発現が抑制されたことが明らかになった.新生児ラットのBALFでは,コルヒチン処理によりIL-6TNF-αのレベルが有意に低下した.新生児ラットBALFにおけるMDANOMPOの産生は,コルヒチン処理により顕著に抑制された.RSVに感染した新生児ラットをコルヒチンで処理すると,肺上皮細胞におけるIκBαとCOX-2の放出が抑制された.新生児ラットにコルヒチンを投与すると,IFN-αおよびIFN-β1の発現が促進された.以上より本研究では,コルヒチンが抗酸化因子の産生を調節することで,新生児ラットのRSV感染を抑制することを示した.また,コルヒチン処理により,RSV感染肺胞上皮細胞において,IFN-β1およびRIG-I遺伝子の発現が上昇した.したがって,コルヒチンはRSV感染症の治療薬として開発される可能性がある.

 

27) V.D. Solovyov, L.M. Mentkevich.

The effect of colchicine on viral interference and interferon formation.

Acta Virol, 9 (1965), pp. 308-312

Pubmedabstractなし)

 

28) [Article in Russian] F N Reĭzin, V M Roĭkhel'F.N.

Effect of colchicine on virus-induced interferon synthesis in chick embryo cells.

Tsitologiia, 20 (1978), pp. 87-91

コルヒチンは,5×10(-4)M0.2マイクログラム/ml)の濃度で,ニワトリ胚細胞のLee株インフルエンザBウイルスによって誘発されるインターフェロン合成を阻害するが,細胞からのあらかじめ形成されたインターフェロン放出には影響を与えない.また,同濃度の薬剤は,細胞内RNAおよびタンパク質の全合成に影響を与えない.コルヒチンによるインターフェロン合成の阻害は,温度依存性のプロセスであり,0℃では発現しない.コルヒチンは,感染の初期段階で培地に導入すると最も効果的であることがわかった.コルヒチンは,インターフェロン生成(interferonogenesis)のためのメッセンジャーRNAの形成を阻害することが示唆される.