Cell biological studies on the mechanism of advanced immune evasion of mycoplasma in bovine synovial tissue.

• Project/Area Number: 19K06425
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
• Research Institution: Rakuno Gakuen University
• Principal Investigator: Higuchi Hidetoshi 酪農学園大学, 獣医学群, 教授 (00305905)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤木 純平 酪農学園大学, 獣医学群, 講師 (30805114) ; 岩野 英知 酪農学園大学, 獣医学群, 教授 (60382488) ; 権平 智 酪農学園大学, 獣医学群, 講師 (80795089)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: マイコプラズマ / 関節炎 / ウシ / 病態形成メカニズム / Mycoplasma bovis / 滑膜細胞 / 細胞内侵入性 / M.bovis / サイトカイン遺伝子 / 滑膜組織 / 免疫応答性 / 免疫回避

Outline of Research at the Start

牛の関節という閉鎖的微小空間におけるM.bovisへの免疫応答性（関節免疫）の本質を解明する。申請者らはこれまでウシ関節由来滑膜細胞が免疫担当細胞としての高い機能を有するという仮定の元、複数の先行研究を重ねその概要を明らかにしてきた。本研究ではM.bovisが関節腔という特殊な閉鎖的微小空間に置いて、滑膜細胞や白血球で構築される免疫システムにどのような影響をおよぼすかを解明するとともに、その病態解明を試みる。

Outline of Final Research Achievements

In spontaneous cases of mycoplasmal arthritis, the main pathogenesis was found to be due to inflammatory cytokines and cartilage matrix-degrading enzymes, MMP-1 and MMP-3, in addition to the cloudiness and thickening of joint fluid and the melting and necrosis of the bone surface (cartilage). These were found to have very similar kinetics in experimental infection. The series of responses was enhanced in the PBMC-secretome, indicating that the tissue hyperinflammatory response is a leukocyte-mediated immune response. Furthermore, the synovial cell invasiveness of M. bovis was found to be clathrin-dependent.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究はマイコプラズマ関節炎の病態解明を目的とし、自然発症例および試験感染例での病態把握に加え、新たに樹立したウシ関節滑膜細胞を用い細胞生物学的アプローチを試みたものである。本研究においてM. bovisが関節組織の免疫学的応答性に及ぼす影響を解析することで、マイコプラズマ関節炎の病態メカニズムの一端が解明された。さらに、M. bovisの生存戦略の一つである細胞侵入性とその経路について分子生物学的および形態学的手法をもとに解明した。本研究はマイコプラズマ関節炎の病態および免疫学的特性を提示するものであり、得られた研究成果は本病の制圧技術構築において重要な知見になり得るものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] Inflammatory cytokine mRNA and protein levels in the synovial fluid of <i>Mycoplasma</i> arthritis calves (2021)
  • Author(s): Koji NISHI, Satoshi GONDAIRA, Mariko OKAMOTO, Kazuya MATSUDA, Ayano SATO, Toshihide KATO, Misawo SASAGAWA, Takahiro TANAK and Hidetoshi HIGUCHI*
  • Journal Title: Journal of Veterinary Medical Science Volume: 83 Issue: 1 Pages: 31-35
  • DOI: 10.1292/jvms.20-0491
  • NAID: 130007967849
  • ISSN: 0916-7250, 1347-7439
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effects of intra-articular inoculation with Mycoplasma bovis on immunological responses in calf joints (2021)
  • Author(s): Koji Nishi, Yuki Hirano, Ayano Sato, Ayako Eguchi, Kazuya Matsuda, Miyuki Toda, Takafumi Watanabe, Tomohito Iwasaki, Naoki Takahashi, Marina Hosotani, Reina Watanabe, Toshihide Kato, Hiromichi Ohtsuka, Satoshi Gondaira, *,Hidetoshi Higuchia,*
  • Journal Title: Veterinary Immunology and Immunopathology Volume: 244 Pages: 248-248
  • DOI: 10.1016/j.vetimm.2021.110364
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptome analysis of Mycoplasma bovis stimulated bovine peripheral blood mononuclear cells (2021)
  • Author(s): Gondaira Satoshi、Nishi Koji、Iwano Hidetomo、Fujiki Jumpei、Watanabe Reina、Eguchi Ayako、Hirano Yuki、Higuchi Hidetoshi、Nagahata Hajime
  • Journal Title: Veterinary Immunology and Immunopathology Volume: 232 Pages: 110166-110166
  • DOI: 10.1016/j.vetimm.2020.110166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Invasion of Mycoplasma bovis into bovine synovial cells utilizing the clathrin-dependent endocytosis pathway (2021)
  • Author(s): Nishi Koji、Gondaira Satoshi、Fujiki Jumpei、Katagata Michiko、Sawada Chizuru、Eguchi Ayako、Iwasaki Tomohito、Iwano Hidetomo、Higuchi Hidetoshi
  • Journal Title: Veterinary Microbiology Volume: 253 Pages: 108956-108956
  • DOI: 10.1016/j.vetmic.2020.108956
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Suppression of Th1 Response by Inducing TGF-β1 From Regulatory T Cells in Bovine Mycoplasmosis (2020)
  • Author(s): Sajiki Yamato、Konnai Satoru、Goto Shinya、Okagawa Tomohiro、Ohira Kosuke、Shimakura Honami、Maekawa Naoya、Gondaira Satoshi、Higuchi Hidetoshi、Tajima Motoshi、Hirano Yuki、Kohara Junko、Murata Shiro、Ohashi Kazuhiko
  • Journal Title: Frontiers in Veterinary Science Volume: 7 Pages: 2564-2569
  • DOI: 10.3389/fvets.2020.609443
  • NAID: 120007193553
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mycoplasma bovis induces matrix metalloproteinase-3 expression in bovine synovial cells via up-regulation of interleukin-1β expression in mononuclear cells (2020)
  • Author(s): Nishi Koji、Gondaira Satoshi、Okamoto Mariko、Watanabe Reina、Hirano Yuki、Fujiki Jumpei、Iwano Hidetomo、Higuchi Hidetoshi
  • Journal Title: Veterinary Immunology and Immunopathology Volume: 227 Pages: 110057-110057
  • DOI: 10.1016/j.vetimm.2020.110057
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Upregulation of PD-L1 Expression by Prostaglandin E2 and the Enhancement of IFN-γ by Anti-PD-L1 Antibody Combined With a COX-2 Inhibitor in Mycoplasma bovis Infection (2020)
  • Author(s): Goto Shinya、Konnai Satoru、Hirano Yuki、Kohara Junko、Okagawa Tomohiro、Maekawa Naoya、Sajiki Yamato、Watari Kei、Minato Erina、Kobayashi Atsuhi、et al.
  • Journal Title: Frontiers in Veterinary Science Volume: 7 Pages: 12-12
  • DOI: 10.3389/fvets.2020.00012
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A case-control study of herd- and cow-level risk factors associated with an outbreak of Mycoplasma mastitis in Nemuro, Japan. (2020)
  • Author(s): Fujimoto Y, Ito H, Higuchi H, Ohno H, Makita K
  • Journal Title: Preventive Veterinary Medicine Volume: 177 Pages: 104946-104946
  • DOI: 10.1016/j.prevetmed.2020.104946
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Mycoplasma bovisにおけるバイオフィルム形成メカニズムの解明 (2022)
  • Author(s): 濵村時羽, 権平智, 樋口豪紀
  • Organizer: 第12回家畜感染症学会学術集会
• [Presentation] 乳汁の常在細菌叢がウシ乳房炎に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 権平智, 野田和希, 江口亜矢子, 今泉法子, 樋口豪紀
  • Organizer: 日本家畜衛生学会第95回大会
• [Presentation] 牛マイコプラズマ感染症発生牛群における血清抗体価の経時的変化 (2022)
  • Author(s): 湯本翔貴, 権平智, 中村光, 高橋拓己, 西航司, 藤木純平, 岩野英知, 樋口豪紀
  • Organizer: 日本家畜衛生学会第95回大会
• [Presentation] 遊離アミノ酸がウシ乳腺の免疫学的応答性に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 野田和希, 権平智, 江口亜矢子, 福森理加, 杉浦智親, 佐藤綾乃, 及川伸, 樋口豪紀
  • Organizer: 第27回日本乳房炎研究会学術集会
• [Presentation] PNAビーズによるマイコプラズマ乳房炎の新規検査技術の開発とその応用 (2022)
  • Author(s): 猪俣可那子, 房田京子, 権平智, 樋口豪紀
  • Organizer: 本家畜衛生学会第95回大会
• [Presentation] Mycoplasma bovisの遺伝子がバイオフィルム産生能と病原性に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 権平智, 西航司, 今泉法子, 渡辺麗奈, 濵村時羽, 町野文菜, 長澤裕哉, 神田卓弥, 上村涼子, 樋口豪紀
  • Organizer: 日本家畜衛生学会第95回大会
• [Presentation] PNAビーズを利用したMycoplasma bovisの新規検査技術の開発とその応用 (2022)
  • Author(s): 猪俣可那子, 房田京子, 権平智, 樋口豪紀
  • Organizer: 第49回日本マイコプラズマ学会学術集会
• [Presentation] マイコプラズマボビスのバイオフィルム産生能が病原性に及ぼす影響 (2022)
  • Author(s): 権平智, 西航司, 今泉法子, 渡辺麗奈, 濵村時羽, 町野文菜, 長澤裕哉, 神田卓弥, 上村涼子, 樋口豪紀
  • Organizer: 第49回日本マイコプラズマ学会学術集会
• [Presentation] ウシ関節組織におけるMycoplasma bovisの細胞侵入機構とその制御 (2020)
  • Author(s): 西航司、権平 智、岩崎智仁、渡部敬文、藤木純平、岩野英知、樋口豪紀
  • Organizer: 日本細菌学会