トリプターゼ

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1970年代以降、酵素組織染色によりトリプシンを用いて肥満細胞（MC）を染色し、MCが染色されることから、MC内にトリプシン活性物質が存在することが示唆されてきた。1981年、Schwartzらは当該酵素をさらに精製し、MCから放出されること、ならびにその活性の90％超が単一酵素に由来することを見出し、これをトリプターゼ（tryptase）と命名した。1989年にMillerらが最初のトリプシンcDNAをクローニングし、その後、複数のトリプシン様プロテアーゼがクローニングされた。トリプターゼはcDNAおよびタンパク質レベルでα、β、γの3種類に分類され、βの含量が最も高い。各トリプターゼ遺伝子は6つのエクソンと5つのイントロンからなり、30アミノ酸のリーダー配列と245アミノ酸の活性部位をコードする。アミノ酸配列から推定すると、α-トリプターゼとβ-トリプターゼは90％の相同性を有する。主な相違は、β-トリプターゼでは-3位および215位のアミノ酸がそれぞれアルギニンおよびグリシンであるのに対し、α-トリプターゼではそれぞれグルタミンおよびアスパラギン酸である点である。両者の構造差が活性の差異を規定する。

図1．トリプターゼのタンパク質構造。

構造

Pereiraらは、ヒトβ-トリプターゼの結晶構造が環状ホモ四量体であり、結晶が4つのモノマーから構成されることを明らかにした。4つのモノマーは四隅それぞれに活性中心を有し、比較的狭い中央孔（50Å×30Å）に向かって配置されるため、複数の阻害因子の影響を受けにくい。α-トリプターゼは不活性な四量体構造で、モノマー形態のみをとる。β-トリプターゼとγ-トリプターゼは構造が類似しており、γ-トリプターゼではC末端の疎水性テールが1つ少ない点のみが異なる。

血管新生および腫瘍促進におけるトリプターゼの役割

血管新生が腫瘍増殖と密接に関連することは広く認識されている。実験により、MCにはアンジオポエチンが含まれ、これとトリプターゼが血管内皮細胞の増殖を誘導し得ることが示されている。トリプターゼは結合組織マトリックスを分解し、腫瘍血管が増殖するための十分な空間を提供することで、腫瘍の発生および進展を促進する。化膿性肉芽腫、悪性血管内皮腫、チェリー様血管腫、色素性母斑、海綿状血管腫、カポジ肉腫など6種の血管性疾患患者の組織をトリプターゼで染色したところ、MC密度が正常組織に比して有意に高いことが報告されている。

トリプターゼとアレルギー疾患

MCは生体の即時型アレルギー反応における主要なエフェクター細胞である。感作後、MCはβ-トリプターゼを血中に放出し、血中濃度は1時間後にピークに達し、半減期は2時間である。このため、感作から数時間経過後でもβ-トリプターゼの検出が可能となる。ELISA法により、健常者の血中ではα-トリプターゼのみが検出され、β-トリプターゼはほぼ検出不能であることが示されている。一方、喘息およびアレルギー性鼻炎患者の気管支洗浄液、アレルギー性眼疾患患者の涙液、リウマチ患者の関節滑液、ならびに全身性アレルギー反応患者の血清を測定すると、β-トリプターゼ含量が有意に増加していることが確認されている。

トリプターゼと肥満細胞症

肥満細胞症は主として骨髄生検により、異常増殖した紡錘形MCを確認することで診断される。実験的には、主にα-トリプターゼ量との関連が示されている。α-トリプターゼは自発的に分泌され、MCの状態の影響を受けにくい一方で、MC数を反映し得る。臨床的には、α-トリプターゼが>75 ng/mLの場合、骨髄生検の陽性率は100％であり、20～75 ng/mLの範囲では生検よりも高感度であるとされる。したがって、α-トリプターゼは肥満細胞症の診断において有用な指標である。

臨床的使用

血清値は通常11.5 ng/mL未満である。血清トリプターゼの上昇はアナフィラキシー反応およびアナフィラキシー様反応の双方で認められるが、検査陰性であってもアナフィラキシーを除外するものではない。トリプターゼは、他の原因によるアナフィラキシーと比較して、食物アレルギー反応では上昇しにくい。さらに、FIP1L1-PDGFRA融合遺伝子形成を来す遺伝子変異に起因する好酸球性白血病の存在を示唆する所見の一つとして、また全身性肥満細胞症の存在を示唆する指標としても、血清トリプターゼ値の上昇が認められ、臨床的に利用されている。