カイコにおける薬物体内動態（開放血管系動物と閉鎖血管系動物における薬物体内動態の共通性）
カイコのような無脊椎動物には哺乳動物に見られる血管がない。腸から取り込まれた栄養分や薬物は直ちに血液に取り込まれる。このような血管を持たない動物は開放血管系動物と呼ばれる。一方、ヒトを含む哺乳動物には血管があり、閉鎖血血管系動物と呼ばれる。後者では、腸管から吸収された栄養分や薬物は門脈から肝臓に集められ、そこで代謝を受ける。それは初回通過効果と呼ばれる。皆さんの多くは、開放血管系動物での外来薬物の運命は開放血管系動物と大きく異なっている、と思っておられると思う。しかしそれは正しくないのである。
昆虫には脂肪体と呼ばれる器官がある。多くの研究者は脂肪体は哺乳動物の肝臓に相当する器官であると考えていると思う。これに対して私達は、カイコの薬物代謝の場は脂肪体ではなく、腸管であることを明らかにした。ヒトの肝臓では、チトクロームP450と呼ばれる酵素が初回通過効果としての薬物代謝反応を司っている。この酵素はカイコでは腸管に見出されるのである。つまりカイコでは、腸から吸収された薬物は直ちに腸で代謝され、血液中に出てゆくのである。言い換えれば、カイコでは門脈・肝臓の機能は分化しておらず、腸管上に存在しているのである。そのように考えれば、カイコのような開放血管系動物でも腸で初回通過効果が起こることが理解できる。そのため、外来薬物の体内動態は、カイコと哺乳動物で驚くほど一致している。実際にいろいろな化合物の毒性の指標であるLD50値をカイコと哺乳動物で比較してみると、よく一致している。この点は、医薬品のような治療物質に関しても当てはまる。これらの結果は、カイコが医薬品の治療効果を調べるためのモデル動物として有用であることを意味している。
Pharmacokinetics in the silkworm
Invertebrates such as the silkworm lack the complex blood vessels found in mammals. Nutrients and drugs taken in from the gut are immediately taken up to the blood. Such animals without blood vessels are called open vascular animals. (On the other hand, mammals, including humans, have blood vessels and are called closed blood-vessel animals.) In the closed-vessel systems, nutrients and drugs absorbed from the intestinal tract are collected from the portal vein to the liver, where they undergo metabolism. It is called the first-pass effect. Many of you may think that the fate of exogenous drugs in open vascular animals is very different from that in open vascular animals. However, that is not true.
Insects have an organ called the fat body. Many researchers believe that the fat body is the equivalent of the mammalian liver. In contrast, we found that the silkworm’s drug metabolism takes place not in the fat body but in the intestinal tract. In the human liver, an enzyme called cytochrome P450 is responsible for the first-pass effect of drug metabolism. In the silkworm, this enzyme is found in the intestinal tract. In the silkworm, drugs absorbed from the intestine are immediately metabolized in the intestine and released into the bloodstream. In other words, the functions of the portal vein and liver are not differentiated in the silkworm, but exist in the intestinal tract. This may suggest that the functions of the portal vein and liver are not differentiated in the silkworm, but exist in the intestine. In this light, it is reasonable that the first-pass effect occurs in the intestine even in open vascular animals such as the silkworm. Therefore, the pharmacokinetics of exogenous drugs are remarkably consistent between silkworms and mammals. In fact, a comparison of LD50 values, an indicator of toxicity for various compounds, between silkworms and mammals shows a good agreement. This is also true for therapeutic substances such as drugs. These results mean that the silkworm is useful as a model animal to study the therapeutic effects of drugs.