温度変化によって誘導されるインフラマソームを介した炎症惹起機構の解明

• Project Area: Integrative understanding of biological phenomena with temperature as a key theme
• Project/Area Number: 16H01395
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 高橋 将文 自治医科大学, 医学部, 教授 (40296108)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2017: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2016: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
• Keywords: インフラマソーム / 炎症 / 温度センサー / 自然免疫 / 温度

Outline of Annual Research Achievements

NLRP3の恒常活性型変異は、発熱や炎症を繰り返すクリオピリン周期熱症候群（CAPS）と呼ばれる自己炎症症候群を引き起こす。そこで、CAPSのNLRP3変異であるL353PおよびD303Nを薬剤誘導性に発現するマクロファージ細胞株を作製し、温度変化による影響を検討した。どちらの変異NLRP3発現細胞でも、低温環境によりインフラマソーム活性化が起こり、IL-1β産生や細胞死が誘導されて炎症反応の増強が認められた。一方、通常の危険シグナルであるNanosilicaやNigericinによるインフラマソーム活性化は、低温環境により減弱された。さらに、変異NLRP3発現細胞における低温環境によるインフラマソーム活性化は、EGTA やBAPTA-AMにより抑制されたことからカルシウム依存性が示唆されたが、TRPA1やTRPV4の阻害薬では抑制されなかった。また、飽和脂肪酸（パルミチン酸・ステアリン酸）によりマクロファージ細胞質内に結晶形成が起こり、リソソーム傷害を介したインフラマソームの活性化が引き起こされることを見出した。この結晶形成およびインフラマソーム活性化は、不飽和脂肪酸（オレイン酸）によって阻害されたことから、飽和・不飽和脂肪酸の不均衡がこの反応を制御していることが示された。また、低温環境では、この脂肪酸不均衡による結晶形成がさらに促進され、インフラマソーム活性化によるIL-1β産生も増強されることが明らかになった。以上の結果から、無菌性炎症の中心経路であるインフラマソームの活性化が温度変化によって影響を受ける分子機構の一部を明らかにすることができた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Saturated Fatty Acids Undergo Intracellular Crystallization and Activate the NLRP3 Inflammasome in MacrophagesHighlights (2018)
  • Author(s): Karasawa Tadayoshi、Kawashima Akira、Usui-Kawanishi Fumitake、Watanabe Sachiko、Kimura Hiroaki、Kamata Ryo、Shirasuna Koumei、Koyama Yutaro、Sato-Tomita Ayana、Matsuzaka Takashi、Tomoda Hiroshi、Park Sam-Yong、Shibayama Naoya、Shimano Hitoshi、Kasahara Tadashi、Takahashi Masafumi
  • Journal Title: Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology Volume: 38 Issue: 4 Pages: 744-756
  • DOI: 10.1161/atvbaha.117.310581
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ARIH2 ubiquitinates NLRP3 and negatively regulates NLRP3 inflammasome activation in macrophages. J Immunol 199: 3614-3622, 2017 (2017)
  • Author(s): Kawashima A, Karasawa T, Tago K, Kimura H, Kamata R, Usui-Kawanishi F, Watanabe S, Ohta S, Funakoshi-Tago M, Yanagisawa K, Kasahara T, Suzuki K, Takahashi M.
  • Journal Title: J Immunol Volume: 199 Pages: 3614-3622
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The origin and distribution of CD68, CD163 and alpha SMA positive cells in the early phase after meniscal resection in a parabiotic rat model. (2017)
  • Author(s): Terai S, Hashimoto Y, Orita K, Yamasaki S, Takigami J, Shinkuma T, Teraoka T, Nishida Y, Takahashi M, Nakamura H.
  • Journal Title: Connect Tissue Res Volume: 6 Issue: 6 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1080/03008207.2017.1284825
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Caspse-1 deficiency promotes high-fat diet-induced adipose tissue inflammation and the development of obesity. (2016)
  • Author(s): Kimura H, Karasawa T, Usui F, Kawashima A, Endo Y, Kobayashi M, Sadatomo A, Nakamura J, Iwasaki Y, T Yada,Tsutsui H, Kasahara T, Takahashi M.
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Metab Volume: 311 Issue: 5 Pages: 881-890
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00174.2016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NLRP3 reduces macrophage interleukin-10 production and enhances the susceptibility to doxorubicin-induced cardiotoxicity. (2016)
  • Author(s): Kobayashi M, Usui F, Karasawa T, Kawashima A, Kimura H, Mizushina Y, Shirasuna K, Mizukami H, Kasahara T, Hasebe N, Takahashi M.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 6 Issue: 1 Pages: 26489-26489
  • DOI: 10.1038/srep26489
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Involvement of a pro-apoptotic gene BBC3 in islet injury mediated by cold preservation and re-warming. (2016)
  • Author(s): Omori K, Kobayashi E, Komatsu H, J Rawson, Agrawal G, Parimi M, Oancea A, Valiente L, Ferreri K, Al-Abdullah IS, Kandeel F, Takahashi M, Mullen Y.
  • Journal Title: Am J Physiol Endocrinol Metab Volume: 310 Issue: 11 Pages: E1016-E1026
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00441.2015
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Palmitic acid induces interleukin-1beta secretion via NLRP3 inflammasomes and inflammatory responses through ROS production in human placental cells. (2016)
  • Author(s): Shirasuna K, Takano T, Seno K, Ohtsu A, Karasawa T, Takahashi M, Ohkuchi A, Suzuki H, Matsubara S, Iwata H, Kuwayama T.
  • Journal Title: J Reprod Immunol Volume: 116 Pages: 104-112
  • DOI: 10.1016/j.jri.2016.06.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanisms of islet damage mediated by pancreas cold ischemia/rewarming. (2016)
  • Author(s): Omori K, Kobayashi E, Jeffrey R, Takahashi M, Mullen Y.
  • Journal Title: Cyobiology Volume: 73 Issue: 2 Pages: 126-134
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2016.08.010
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 飽和脂肪酸は結晶形成を介して好中球浸潤を誘導する． (2017)
  • Author(s): 唐澤直義、渡邊幸子、木村博昭、高橋将文．
  • Organizer: 第38回日本炎症・再生医学会
• [Presentation] 無菌性炎症とインフラマソーム． (2016)
  • Author(s): 高橋将文．
  • Organizer: 第31回日本乾癬学会学術大会
  • Place of Presentation: ホテル東日本（栃木）
  • Year and Date: 2016-09-02
• [Presentation] 飽和脂肪酸によるインフラマソーム活性化機構の解析． (2016)
  • Author(s): 唐澤直義、臼井文武、川島晃、木村博昭、高橋将文．
  • Organizer: 第48回日本動脈硬化学会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京）
  • Year and Date: 2016-07-14
• [Presentation] 横紋筋融解症による急性腎障害におけるNLRP3インフラマソームの役割． (2016)
  • Author(s): 高橋将文、駒田敬則、臼井文武、唐澤直義、川島晃、木村博昭．
  • Organizer: 第37回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都）
  • Year and Date: 2016-06-16
• [Presentation] 脂肪酸結晶によるNLRP3インフラマソームを介した炎症惹起機構の解析． (2016)
  • Author(s): 唐澤直義、臼井文武、川島晃、木村博昭、高橋将文．
  • Organizer: 第37回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都）
  • Year and Date: 2016-06-16
• [Presentation] 高脂肪食誘導型肥満における免疫プロテアソーム（LMP7）の役割． (2016)
  • Author(s): 木村博昭、唐澤直義、川島晃、臼井文武、笠原忠、鈴木幸一、高橋将文．
  • Organizer: 第37回日本炎症・再生医学会
  • Place of Presentation: みやこめっせ（京都）
  • Year and Date: 2016-06-16
• [Presentation] 高脂肪酸による肥満・メタボリック病態における免疫プロテアソーム欠損の有益な効果． (2016)
  • Author(s): 木村博昭、臼井文武、唐澤直義、川島晃、笠原忠、鈴木幸一、岩﨑有作、矢田俊彦、高橋将文．
  • Organizer: 第89回日本内分泌学会学術総会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都）
  • Year and Date: 2016-04-21
• [Presentation] 心血管病における無菌性炎症とインフラマソーム． (2016)
  • Author(s): 高橋将文．
  • Organizer: 第26回日本循環薬理学会
  • Place of Presentation: 信州大学（長野）