The role of vitamin D receptor of hepatic immune cells in the pathogenesis of nonviral liver disease

• Project/Area Number: 22K06919
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 槇島 誠 日本大学, 医学部, 教授 (70346146)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
• Keywords: ビタミンD受容体 / 肝臓 / 炎症 / 免疫細胞 / 肝障害 / 代謝

Outline of Research at the Start

本研究では、先行研究において見出した、ビタミンD受容体 (VDR) の欠損マウスにおいてKupffer細胞や好中球などの免疫細胞の貪食能などの機能低下が起こり肝炎の病態が変化する、という知見をさらに発展させ、肝障害マウスについてVDRの活性化または欠損の効果、細胞選択的VDR欠損マウスの影響、作用選択的VDRモジュレーターの薬理効果、さらに肝臓免疫細胞VDRシグナルとヒトの肝障害との関連性を検討することによって、VDRの免疫細胞選択的な新規機能を見出し、急性肝炎や非アルコール性脂肪肝炎などの肝疾患の進展メカニズムにおけるVDRシグナルの役割を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、研究代表者らが先行研究において見出した、ビタミンD受容体(VDR)の欠損マウスにおいて肝臓に常在するKupffer細胞や好中球などの免疫細胞の機能や肝炎の病態が変化する、という知見に基いてさらに解析を進めることで、VDRによる肝臓免疫制御メカニズムを解明する。本年度は以下の項目について検討した。
１．野生型マウス及び全身性VDR欠損マウスにおいて、リポ多糖、CpG-DNA、α-ガラクトシルセラミド、コンカナバリンA（Con-A）による肝炎モデルを比較したところ、Con-A肝炎にてVDR欠損の影響が最も大きく見られることを確認した。VDR欠損によるCon-A肝炎減弱効果のメカニズム解明に焦点を絞った。
２．Con-A投与6時間後に単離した肝臓免疫細胞を用いてRNAシーケンス解析を行った。Con-A投与により多数の遺伝子の発現変化を認めたが、肝炎の病態と相関するVDR欠損による影響は見られなかった。
３．フローサイトメトリーを用いた免疫細胞分布の解析を行った。Con-A投与6時間及び24時間後には野生型マウスは一過性に血中トランスアミナーゼ値の増加を認めるが、全身性VDR欠損マウスでは減弱することを確認した。しかし、予想に反して免疫細胞分布に変化は認めなかった。VDR欠損マウスにおいても野生型マウスと同様に、Con-Aによる遺伝子発現変化及び免疫細胞の分布の変化が起こることから、VDR依存性の選択的な免疫細胞の機能発現が考えられた。
４．VDR依存性の免疫細胞の機能発現を詳細に解析するため、Cre-LoxP系を用いたKupffer細胞、ミエロイド系細胞及び肝細胞特異的VDR欠損マウスを樹立した。
以上の結果より、VDRはCon-A誘導性肝炎の病態に関与するが、選択的な免疫細胞の機能発現を介することが考えられ、詳細な解析を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

リポ多糖、CpG-DNA、α-ガラクトシルセラミド、Con-Aによる急性肝炎モデルを比較検討した結果、Con-A肝炎において最もVDRの影響が見られることを確認した。そのためCon-A肝炎に焦点を絞って、野生型マウス及び全身VDR欠損マウスにおける、免疫細胞のRNAシーケンス解析、フローサイトメトリー解析を先行して実施した。これらの解析ではVDR依存性の変化がほとんど見られないことが明らかになった。これらの実験結果からVDRは細胞選択的な免疫細胞の機能発現に関与することが考えられたため、Kupffer細胞、ミエロイド系細胞及び肝細胞特異的VDR欠損マウスの樹立を先行させている。細胞選択的VDR欠損マウスにおけるCon-A肝炎の病態解析を準備が出来次第、実施する予定である。
Con-A肝炎のメカニズム解析を進めたため、食餌誘導性の脂肪肝や非アルコール性脂肪肝炎のモデルなどの他の肝障害の解析やビタミンD投与による影響については、準備段階である。
よって、研究計画は全体的に考えて、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

本年度の解析結果に基づき、次年度もCon-A肝炎モデルを中心に、肝障害の病態におけるVDRの役割について、細胞選択的VDR欠損マウスなどを用いてより詳細に進める予定である。肝臓免疫細胞分布や単離した細胞を用いた遺伝子発現解析などの解析も行い、VDR依存性の機能変化を見出す。また、非アルコール性脂肪肝炎やリポ多糖刺激などの他の肝障害モデルの解析を行い、各モデルにおけるVDRの効果を検討する。さらに、ビタミンDなどによるVDR活性化による肝炎への影響の解析を実施し、VDRの肝臓免疫細胞選択的機能を明らかにする。