ヒストン脱アセチルゼ阻害剤としての抗てんかん薬の活性

目的：広く使用されている抗てんかん薬（AEDS）の1つであるバルプロ酸（VPA）は、最近ヒストン脱アセチラーゼ（HDAC）を阻害することがわかった。ヒドロキサム酸、カルボン酸、環状テトラペプチドなどの広範な構造のHDAC阻害剤は、神経調節や神経保護などの形質転換細胞および非変換された細胞にさまざまな影響を及ぼします。この研究の目的は、HDAC阻害剤としての従来のAEDおよび新しいAEDの活性を比較的評価することでした。 方法：テスト済みのAEDとのHeLa細胞のインキュベーション後、アセチル化されたヒストンH4に特異的な抗体による免疫ブロッティングにより、ヒストン高アセチル化を評価しました。AEDSによる直接HDAC阻害は、HELA核抽出物をHDACSソースおよびアセチル化リジン基質として使用することにより推定されました。 結果：VPAに加えて、トピラメート（TPM）が2.22 +/- 0.67 mmの見かけのKI値でHDACを阻害することがわかりました。レベチラセタム（LEV）はHDACSに直接影響を与えませんでしたが、ヒトの主要なカルボン酸代謝物である2-ピロリジノン-N-塩酸（PBA）は、KI値が2.25 +/- 0.78 mmのHDACを阻害しました。AED LEV、フェノバルビタール、フェニトイン、カルバマゼピン、エトシュシキシド、ガバペンチン、およびビガバトリンはHDACを阻害しませんでした。HDACを直接阻害した化合物は、HeLa細胞におけるアセチル化ヒストンH4の蓄積も誘導しました。ヒストンのアセチル化に対するTPMとPBAの効果は、それぞれ0.25 mmと1 mmで有意でした。 結論：VPAに加えて、新しいAED TPMとLEVの主要代謝産物であるPBAは、VPAよりも低い性質を備えていますが、ヒト細胞のヒストン高アセチル化を誘導できることがわかりました。

PURPOSE: Valproic acid (VPA), one of the widely used antiepileptic drugs (AEDs), was recently found to inhibit histone deacetylases (HDACs). HDAC inhibitors of a wide range of structures, such as hydroxamic acids, carboxylic acids, and cyclic tetrapeptides, have various effects on transformed and nontransformed cells, including neuromodulation and neuroprotection. The aim of this study was to assess comparatively the activity of traditional and newer AEDs as HDAC inhibitors. METHODS: After incubation of HeLa cells with the tested AEDs, histone hyperacetylation was assessed by immunoblotting with an antibody specific to acetylated histone H4. Direct HDAC inhibition by AEDs was estimated by using HeLa nuclear extract as an HDACs source and an acetylated lysine substrate. RESULTS: We found that in addition to VPA, topiramate (TPM) inhibited HDACs with apparent Ki values of 2.22 +/- 0.67 mM. Although levetiracetam (LEV) had no direct effect on HDACs, its major carboxylic acid metabolite in humans, 2-pyrrolidinone-n-butyric acid (PBA), inhibited HDACs with Ki values of 2.25 +/- 0.78 mM. The AEDs LEV, phenobarbital, phenytoin, carbamazepine, ethosuximide, gabapentin, and vigabatrin did not inhibit HDACs. The compounds that directly inhibited HDACs also induced the accumulation of acetylated histone H4 in HeLa cells. The effects of TPM and PBA on histone acetylation were significant at 0.25 mM and 1 mM, respectively. CONCLUSIONS: We found that in addition to VPA, the newer AED TPM and the major metabolite of LEV, PBA, are able to induce histone hyperacetylation in human cells, although with lower potencies than VPA.