魚類のAhRを介したヘルパーT細胞の分化機構の解明と感染症に対する感受性に関する研究

• Project/Area Number: 24K15318
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 山崎 雅俊 鹿児島大学, 農水産獣医学域水産学系, 助教 (60743218)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 免疫毒性 / 魚類免疫 / AhR / FICZ / ITE / ヘルパーT細胞 / Th17/Tregバランス / 感染症 / 炎症/抗炎症

Outline of Research at the Start

石油や重油流出事故の二次的被害として、天然魚の免疫攪乱と感染症の増加に伴う生態系への影響が懸念されている。哺乳類において、化学物質が芳香族炭化水素受容体（AhR）に結合し、炎症或いは抗炎症反応を司るヘルパーT細胞を誘導することが報告されている。石油・重油の毒性物質である多環芳香族炭化水素もこの受容体に結合するが、魚類ではAhRを介した免疫細胞の分化機構の存在は明らかではない。本研究では、魚類のAhRを介したヘルパーT細胞の分化機構の解明を目指す。さらに、環境汚染物質による免疫攪乱と、それに伴う感染症の感受性増加リスクの関連性を解き明かす。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、魚類において未発見のAhRを介したTh17/Treg細胞の分化・誘導メカニズムの一端を明らかにし、重油等に含まれるAhRリガンドが、Th17/Tregバランスを崩壊させ疾病に対する感染リスクが高くなるのかを明らかにする。最終的にこれら基礎的知見を基に新たな視点から環境汚染が引き起こす水圏生態リスクの提唱を目指す。
令和6年度は、AhRを介したTh17/Treg細胞の分化・誘導機構が哺乳類同様に魚類においても保存されているかを明らかにすることを目的とした。哺乳類においてTreg細胞の誘導するITEとTh17を誘導するFICZを供試し誘導試験を行った。まず、Th17或いはTregが誘導されるかをITE、或いはFICZを哺乳類の誘導スケジュールを参考に腹腔内接種するとともに、白血球刺激としてPHAを腹腔内接種し、24時間後に頭腎白血球における免疫関連遺伝子の発現解析を行った。
ITEを接種した試験区では、TGFβ、IL-17A/F1、TNFαの発現上昇が確認された。特にPHA刺激した区で顕著に発現の増加が見られたことから、ヘルパーT細胞サブセットの中のTh17が誘導・活性化すると考えられる。FICZを接種した試験区では、PHA刺激をすることによって血管の拡張など全身性の激しい炎症が確認され、死亡魚も観察された。このことから、FICZは哺乳類同様にTh17を誘導すると考えられる。以上の結果より、魚類にも哺乳類同様にAhRを介してTh17やTregが誘導されるメカニズムが保存されていると考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度の到達目標として、①抗CD4抗体を用いてヘルパーT細胞に分画後に発現解析することにより、誘導されるヘルパーT細胞サブセットを特定し、②その誘導がAhRを介しているかを調べることを掲げていた。一方、本年度の成果としては、魚類にも哺乳類同様にAhRを介してTh17やTregが誘導されるメカニズムが保存されていることは推察されたが、その誘導がAhRを介したCD4陽性細胞サブセットの誘導なのかの確認まで至らなかった。ただし、本研究課題の3年目では、複数の魚病細菌を用いた感染試験を実施予定であるが、本年度にその予備試験として感染モデルの確立を実施した。そのため、本年度の進捗状況の自己点検評価として、「やや遅れている」とした。

Strategy for Future Research Activity

2年目である令和7年度では、本年度に引き続き、ITEとFICZでTh17及びTregの分化・誘導メカニズムについて調査する。その際、より確実にターゲットのヘルパーT細胞サブセットを調べるため、AhRリガンドによる刺激後、経時的に白血球における発現解析を行い、どのタイミングで抗CD4抗体による磁気ビーズ単離を行うかを検討する。また、その分化・誘導メカニズムが哺乳類同様にAhR依存的なシグナルであることを証明するため、AhRアンタゴニストを経鰓暴露と腹腔内接種することによりAhRシグナル経路を遮断しても同様にヘルパーT細胞の誘導に変化が見られるかを確認する。また、令和7年度の本来の成果目標としては、重油に含まれているPAH類の暴露で誘導されるヘルパーT細胞についても検討する。これまでの予備実験により、物質を構成しているベンゼン環の数や配置、それに伴う極性などの性質により、炎症或いは抗炎症反応の誘導能が異なることが予測される。このことから、PAH類の選定は、分子量や各性質に基づき行う。曝露試験は、前年度に引き続き腹腔内接種により実施する。