免疫細胞の機能とカルシウム

Immunity 5月号から。Ihorinのプレゼン。

抗原刺激等、様々な刺激に応答して、IP3が産生され、細胞内のカルシウム貯蔵部位である小胞体において、カルシウムイオンが放出されると、小胞体内のカルシウムイオンの減少を感知して、小胞体膜に存在するStim1&2分子が会合し、会合すると形質膜に存在するカルシウムチャネルと相互作用し、カルシウムイオンの流入を促進するという。その結果、カルシニューリンという脱リン酸化酵素が活性化され、制御性B細胞においては、転写因子NFATの活性化を介して抑制性サイトカインIL-10の発現を促すという。

肥満細胞におけるStimの役割はアレルギー反応を増強する分子として、過去に同じ研究グループから報告されていた。今回の論文はStimがIL-10を産生する制御性B細胞の機能においても重要であり、多発性硬化症のモデルマウスにおいて、Stimを欠損させることで悪化することを示した。免疫細胞におけるカルシウム動態の重要性を示した研究である。Stimを制御性B細胞特異的に活性化することは可能かどうか。肥満細胞の活性化を抑制するためにStimを抑制させる薬は副作用として制御性B細胞の機能を抑制するのだろうか。

チロシンホスファターゼεと肥満

Cell Metabolism 2011年5月号から。４年生のYukiちゃん。

 

レプチンは視床下部に作用して、体重抑制に働く分子であり、末梢の白色脂肪細胞から産生されるという。視床下部に存在するレプチン受容体にはJAK2が恒常的に会合しており、下流にシグナルを伝えるが、JAK2は細胞膜貫通型のチロシンホスファターゼεをリン酸化し、 JAK2の自己リン酸化を抑制することにより、過剰なレプチンシグナルの伝達を正常レベルに調節しているという。すなわち、レプチンシグナルのネガティブフィードバック機構においてチロシンホスファターゼεが重要な役割をしており、この分子がなくなるとレプチンシグナルが過剰になり、体重増加が抑制されるという。

 

レプチンについて興味があるのは、血液脳関門をどう通過していくのかである。内皮細胞に存在するレプチン受容体がそのトランスポートに関与するという報告がある。肥満のヒトではこのトランスポートが機能せず、視床下部におけるレプチン濃度が低下し、体重増加に繋がっているのではという報告もある。今回の論文の成果は視床下部だけではなく、血液脳関門の内皮細胞のレプチン受容体でも起こっているのではないだろうか．

肝臓における脂質代謝

Cell Metabolism 4月号から。Koyama君。

PPARαは脂質代謝を促進する転写因子であるが、この転写因子の作用をTBL1、TBLR1という転写補助因子が促進していることが分かり、このTBL1、TBLR1を肝臓特異的ノックダウンすると高トリグリセリド血症と脂肪肝になるという．また、脂肪肝を有するマウスにおいては、TBL1が低下しているという。PPARαは、病態において、発現量は変わらないが、TBL1は低下している。その結果、PPARαの転写活性は低下している。ということはPPARαの外因性リガンドであるフィブラート系の薬物は通常有効であるが（TBL1、TBLR1をノックダウンした高脂肪食負荷マウスにフィブラート系の薬物は、モデルが強いため効果は弱いが、まだ有効であるという）、もし、PPARαの発現が低下しているような状況ではフィブラート系の薬物は効きにくくなるということは起こりうるのだろう。

 

 

祝、出産

６月２５日土曜日、午前８時５８分にShuto先生、Keikoちゃんの第一子 長女が母子共に無事に誕生しました。おめでとう。名前は璃子（りこ）ちゃんです。　体重は2886gです。木曜日には退院予定だそうです。

喫煙により肺気腫病態が起こるメカ

Journal of Clinical Investigation 6月号から。D1のShigo.

 

肺気腫による肺胞の破壊。肺気腫の95％が喫煙が原因。喫煙が肺胞細胞の過剰なアポトーシスを起こすことが知られている。肺内皮細胞特異的にアポトーシスを誘導すると肺気腫様の症状を示す。endothelial monocyte-activating protein2(EMAP2)に注目した研究。このタンパク質の前駆体は元々はRNA結合ドメインとして機能しているが、炎症時のタンパク質分解酵素により、分解されると このEMAP2が産生されるという。肺特異的にEMAP2過剰発現するマウスにおいてアポトーシスにより肺気腫になるという。タバコを吸うとマクロファージや肺内皮細胞などのタンパク質分解酵素やcaspase-3を活性化し、アポトーシスが起こるとEMAP2の前駆体の発現を上昇させ、タバコによる炎症性タンパク分解酵素活性上昇により、さらに、前駆体を分解させ、EMAP2の産生を促すという。その結果、 caspase-3を活性化し、アポトーシスが誘導され、さらに肺気腫病態が悪化していくという。重篤な肺気腫病態になっていくメカニズムをクリアに示している。実際に喫煙者の肺洗浄液中のEMAP2は増えている。マウスの実験でEMAP2の中和抗体を投与すると肺気腫病態が改善したという。具体的には、喫煙から4ヶ月かかる肺気腫病態が、途中の３ヶ月目から1ヶ月間、EMAP2の中和抗体50μg/100μlを週３回噴霧吸入するときれいに病態進行が抑制されたという。

 

一方で、EMAP2は非小細胞性肺ガン患者の血液に多く存在することからガン診断マーカーになるのではという報告や、膵臓がんに対して、抗がん薬とEMAP2を併用投与は有用であるという基礎的な報告などがあり、EMAP2の今後の展開について注目してみたい．

ラガー便り

このところドタバタで余裕がなかったのですが、今日は久しぶりにラガーで唐揚げランチを食べました．腹一杯です。

 

　その時に、マスターの兄さんに関する情報が入りました．マスターと仲良い卒業生への話題提供します。夫婦、力合わせてまだまだ元気に頑張ると気合いを入れていましたよ。帰熊の折には、ランチを！

ワクチン開発のための新たな基礎的知見

Nature Medicine 4月号。D2のKen-chan。

Alum（水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウムなど）は樹状細胞の膜リン脂質（スフィンゴミエリン）と結合し、シグナル分子の相互作用が促進され、アジュバント活性を示すことがわかった。6月3日の朝セミナーの尿酸と喘息との関係の論文と関連づけると面白いかもしれない。Alumがどうして注目されるのだろうか。この論文の最後に安全で効果的なワクチン開発において重要な情報を与えるだろうと書いてある。尿酸結晶でも同様なメカニズムで樹状細胞を活性化しうるが、Alumと違うのは、貪食されるかどうかだという。実験方法として、原子間力顕微鏡を使って、相互作用を評価していることは面白い。

 

いつもブログを見て、有用な情報を送ってくれている、OBのFukuda氏から貴重なご意見が送られてきましたので掲載します．

「アジュバントは世界のワクチン開発で最も注目されている技術の一つです。

　現在米国、欧州で承認されているアジュバントはAlumだけと言っても過言ではありません。

最近になってようやくGSK (AS03, AS04)やNovartis (MF59)のアジュバントが承認されましたが、自己免疫疾患惹起の懸念を払拭するのが難しく承認までにかなりの年月を費やしています。

 

　しかし、2009年にパンデミックインフルエンザ発生した際、明らかになったように世界のワクチン抗原の生産量には限りがあります。

　アジュバントは使用する抗原量を大幅に減らすことが出来ると期待され、更に免疫を長年にわたって維持することが期待されています。

　最近発売されたアジュバント含有HPVワクチンであるCervarixは少なくとも20年は免疫が持続すると推定されています。

　また、タンパク(ペプチド)抗原だけではうまく免疫がつかない感染症でも、アジュバントを用いると免役できる可能性を秘めています。

 

　経験的にAlumはTh2タイプの免疫応答を高める傾向が強く(特に動物で)、新しいワクチンの開発では常にアナフィラキシーのリスクを伴います。

　最近の研究ではTLRのように機作のハッキリしたもの以外にもリポソームやナノ粒子を用いたアジュバント研究でIgEの産生を抑制したりCTL活性を効率的に誘導したりすることが可能となってきており、その有用性に期待が掛かっています。」

アディポネクチンの新たな作用メカ part2

2011年　Cell Metabolism 4月号から。Miki chan.

アディポネクチンがインシュリン感受性を高めるメカニズムとして、マクロファージ由来のIL-6が肝臓における IRS-2発現上昇が関与していることを明らかにした論文。従来,IRS-2のノックアウトで糖尿病を発症しうることは知られていた。また、アディポネクチンの受容体 AdipoR1,R2のダブルノックアウトでも糖尿病が起こることは知られていた。さらに、アディポネクチンは内臓脂肪型肥満において発現が低下していることも分かっていた．本報告では、アディポネクチンの効果に、今まで糖尿病悪化因子として注目されていた炎症性サイトカインIL-6の一過性の上昇がポジティブに関与していることなど、興味深い研究成果が紹介されている。面白いのは、IL-6の慢性的な発現上昇が糖尿病の悪化に、一過性の上昇は糖尿病の改善に関与するということ。今後は、マクロファージ上に存在すると思われる、アディポネクチンの新たな受容体とは何だろうか。TLRか。

 

2011年の４月１２日の朝セミナーの話題も「アディポネクチンの新たな作用メカ」

その時の論文は、「肝臓においては、炎症性サイトカインにより、セラミドが増え、Aktの活性化が抑制され、インスリン抵抗性が亢進しているが、アディポネクチンが受容体を介してセラミダーゼを活性化することにより、セラミドを減少させるとともに、セラミドの代謝産物であるスフィンゴシンがPDK1を介してAktを活性化して、インスリン抵抗性を改善する。」という内容。

さらに、「セラミドはTLR4を介したインシュリン抵抗性を引き起こすこともわかってきている。アディポネクチンの抗炎症作用はセラミドの減少によるのではないかととも考えられている。」

 

本日の論文の内容とこの内容を関連づけて考えると、様々なステップで効果的に作用する内因性のアディポネクチン量を如何に維持するかが代謝性疾患の予防に重要であることを示している。大学附属病院と日赤健康管理センターで実施した、バイオメトロノームを用いたメタボ対象者（N=40）に対するクロスオーバー臨床試験で、週４回、１回１時間の処置を３ヶ月継続することで、内臓脂肪の減少とともに、血液中のアディポネクチンが上昇、慢性的に産生されている血液中の炎症性サイトカインの減少を引き起こし、全身の症状を有意に改善するというデータは、これらのメカニズムの報告と絡めると納得いく。

 

 

気道上皮細胞の形つくり

Cell Stem Cell 6月号から。Jyurianこと、Chizurunのプレゼン。

 

2009年の臨床系論文において、COPDあるいは（及び）喫煙者の気道上皮細胞のNotchシグナル系が低下し、粘液細胞等への分化誘導が示唆されていた。私が20代後半からチャレンジしたプロジェクトは、ウサギなどの気管から基底細胞を単離する方法を確立し、様々な条件で培養することにより、粘液産生細胞や繊毛細胞に分化できないかという研究であった。顕微鏡を覗きながら描いていた夢は、粘液細胞への分化を抑制し、繊毛細胞への分化を促進することができれば、粘液過剰で悩む呼吸器疾患患者を救う、効果的な去痰薬ができるのではというものであった。ウサギの気管から基底細胞は沢山取れたが、細胞の継代培養ができず、繊毛細胞は単離後、早い段階で死滅していくことがわかり、ウサギやその他の動物を使うのは断念し、最終的には、基底細胞の継代が可能であったハムスターを使用した。ハムスター気道上皮細胞を用いて、コラーゲンゲル上で培養することにより、粘液細胞へと分化が誘導され、プラスチックプレート上で培養すると漿液細胞用の性質を持つ基底細胞として維持ができた。分化誘導された粘液細胞を用いて、薬理学的な研究をし、いくつの論文を発表することができた。UCSFに留学したのも、気道細胞の分化に興味を持ち、分子生物学の技術を駆使していたCarol Basbaumのラボがあったからである。帰国後に、ハムスターの分化誘導系を用いて、転写因子MEFをクローニングし、現存するプロジェクトへ展開した経緯がある。

 

そういった経緯から、今回の論文は、大変興味あった。基底細胞から一旦、初期幹細胞を経て、Notchシグナルの強度に応じて各細胞へと分化していくことを明らかにしている。Notchシグナルが軽度であると繊毛細胞、高いとクララ細胞の自己増殖、無いと杯細胞（粘液細胞）へと分化誘導され、クララ細胞は状況により繊毛細胞あるいは杯細胞にも分化していくという。もうひとつの仮説として、すでに初期肝細胞レベルでそれぞれの細胞への分化運命が決定されているのではということも考えている。慢性炎症病態において、杯細胞を減らすための戦略に応用できないだろうか。

 

また、アルツハイマー治療薬としてのセクレターゼ阻害薬の副作用として、呼吸系への影響を考慮する必要があるのではと思う。特に喫煙するアルツハイマー患者に対して注意して観察したらどうだろうか。

フィッシング

先週末は、熊本は大雨で大変でした．そのような中，海へと向かった勇者（無謀者？）が研究室にいました．一人は、D1のShingo君で、何とバイト帰りからそのまま天草で土曜日の夜から釣りをし、午後６時に大きな真鯛（50cm以上）を釣り上げ（釣り上げるのが大変で海の中に入って取り押さえたとか），もう一人は、学部４年のKoyama君で、大雨警報の中、日曜日の午前5時からバイクで天草に向かい、写真にあるキス類を釣り上げました。私は、大雨も小康状態になった日曜日の夕方、仕事のために研究室に行きましたが、実験で鍛えた解剖手技を活用して，大きな鯛を３枚に捌き、インスタントみそ汁セットを活用して鯛の頭入りのみそ汁（後におじやになった）を作り、仕事は何もせずに帰宅してしまいました．日曜日に研究室にいた多くの学生達の夕食を作りに行ったようなものでした。ただ、鯛の刺身はぷりぷりで美味しかったですね。今度は、皆で行こうかと話をしたところです。昔、高木君や本田君（礒濱先生の同級生）達とは、休みの度に、釣りに出かけていましたが，こんなサイズの真鯛を見た（釣り上げた）のは初めてです。まさかあの大雨の中、本当に釣りに出かけたとは思いもしませんでした．意外にそういう時の方が、思いがけない釣果があるのかもしれませんね。研究も同じかな。