制御性T細胞に対する短期および長期アスベスト曝露の影響

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08788
• Research Institution: Kawasaki Medical School
• Principal Investigator: 松崎 秀紀 川崎医科大学, 医学部, 助教 (80335463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大槻 剛巳 川崎医科大学, 医学部, 教授 (40160551) ; 李 順姫 川崎医科大学, 医学部, 助教 (70414026)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: アスベスト / アポトーシス / ミトコンドリア / DNA損傷

Outline of Annual Research Achievements

アスベスト繊維は呼吸により体内へと取り込まれ、上皮細胞や中皮細胞のがん化を誘導し、肺がんや悪性中皮腫を引き起こすことが知られている。これに対して我々はアスベスト曝露が正常細胞のがん化を誘導するのみならず、腫瘍免疫機構を抑制し、がん細胞の増殖を促進することを提唱している。即ち、免疫担当細胞の一つである制御性T細胞モデル培養株MT-2を用いて検討を行い、高濃度アスベストの短期曝露がアポトーシスを誘導すること、低濃度アスベスト存在下での長期間培養は転写因子FoxO1やFoxP3の発現低下させること、アスベスト短期曝露への抵抗性を付与することを明らかにしてきた。さらに、前年度までの研究によりアスベスト短期曝露がミトコンドリアの機能を低下させ、活性酸素の産生を誘導することを明らかにしている。平成28年度はFoxP3プロモーターを導入したレポータープラスミドを用いてアスベスト長期曝露によるFoxP3の発現低下のメカニズムを検討するとともに、アスベスト短期曝露により誘導されることが予想されるDNA損傷や小胞体ストレスのシグナル伝達分子に対する抗体を用いたイムのブロット解析を行った。その結果、アスベスト長期曝露細胞とコントロール細胞間にFoxP3レポーターの発現量の顕著な差は観察されず、アスベスト長期曝露によるFoxP3の発現低下にはDNAメチル化やヒストン修飾などの調節機構が関与する可能性が示された。一方、アスベスト短期曝露によりDNA損傷のシグナル伝達分子であるタンパク質リン酸化酵素Chk1とヒストンH2AXのリン酸化が誘導されることが明らかとなった。これらの研究成果から、アスベスト短期曝露によるアポトーシスの誘導にはミトコンドリア機能低下とDNA損傷が関わることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成28年度はアスベスト長期曝露によるFoxP3発現低下のメカニズムの解析として当初から予定していたFoxP3発現調節領域のDNAメチル化解析とヒストン修飾解析に加えて、FoxP3の発現調節領域を導入したレポータープラスミドを用いたプロモーター解析を実施した。その結果、研究計画の進行に若干の遅れが生じているものの、レポーター解析から有用な情報が得られており、今後の研究の加速が期待されることから本研究課題を概ね順調に実施できていると考えている。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度はアスベスト長期曝露に伴うFoxP3の発現低下のメカニズムを解明することを目的として既に開始している以下の実験を継続する。１）アスベスト長期曝露MT-2細胞と親細胞よりゲノムDNAを精製し、バイサルファイト法を用いてFoxP3転写調節領域中のDNAのメチル化レベルを解析する。２）アスベスト長期曝露MT-2細胞と親細胞抽出液より各種修飾を受けたヒストンに対する特異抗体を用いたクロマチン免疫沈降を行い、定量PCR解析によりFoxP3発現調節領域内のヒストン修飾を検討する。3）FoxP3の発現調節に関わることが知られている転写因子群の発現量をRT-PCR法、ウェスタンブロット法により検討する。
前年度までの研究によりアスベスト短期曝露の影響として見出されているミトコンドリア膜電位の低下とDNA損傷シグナルに着目し、アスベスト長期曝露MT-2細胞と親細胞の比較を行うとともに、FoxO1およびFoxP3の高発現やノックダウンの効果を検討する。また、健常人末梢血より単離した正常制御性T細胞または正常T細胞を用いてアスベスト曝露によるアポトーシス誘導、ミトコンドリア機能とDNA損傷シグナルに与える影響を解析する。

Research Products

• [Journal Article] The suppressed induction of human mature cytotoxic T lymphocytes caused by asbestos is not due to Interleukin-2 insufficiency. (2016)
  • Author(s): Kumagai-Takei, N., Nishimura, Y., Matsuzaki. H., Lee, S., Yoshitome, K., Otsuki, T.
  • Journal Title: J. Immunol. Res. Volume: 2016 Pages: ID: 7484872
  • DOI: 10.1155/2016/7484872
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biological effects of Cloth containing specific ore powder in patients with pollen allergy. (2016)
  • Author(s): Lee, S., Okamoto, H., Yamamoto, S., Hatayama, T., Matsuzaki, H., Kumagai-Takei, N., Yoshitome, K., Nishimura, Y., Sato, T., Kirita, Y., Fujii, Y., Otsuki, T.
  • Journal Title: Biomed. Environmental Sci. Volume: 29 Pages: 77-84
  • DOI: 10.3967/bes2016.075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Silica and mineral silicates causing autoimmune diseases. (2016)
  • Author(s): Lee, S., Matsuzaki, H., Kumagai-Takei, N., Yamamoto, S., Hatayama, T., Yoshitome, K., Nishimura, Y., Otsuki, T.
  • Journal Title: Kawasaki Med. J. Volume: 42 Pages: 15-24
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FoxO1 Regulates Apoptosis Induced by Asbestos in the MT-2 Human T-Cell Line. (2016)
  • Author(s): Matsuzaki, H., Lee, S., Maeda, M., Kumagai-Takei, N., Nishimura, Y., Otsuki, T.
  • Journal Title: Immunotoxicol. Volume: 13 Pages: 1-8
  • DOI: 0.3109/1547691X.2016.1143539
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Environmental factors and human health: fibrous and particulate substance-induced immunological disorders and construction of a health-promoting living environment. (2016)
  • Author(s): Otsuki, T., Matsuzaki, H., Lee, S., Kumagai-Takei, N., Yamamoto, S., Hatayama, T., Yoshitome, K., Nishimura, Y.
  • Journal Title: Environ. Heallth Prev. Med. Volume: 21 Pages: 71-81
  • DOI: 10.1007/s12199-015-0499-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The proliferative effects of asbestos-exposed peripheral blood mononuclear cells on mesothelial cells. (2016)
  • Author(s): Maki Y., Toyooka, S., Soh, J., Tsukuda, K., Shien, K., Furukawa, M., Muraoka, T., Ueno, T., Tanaka, N., Yamamoto, H., Asano, H., Maeda, M., Kumagai-Takei, N., Lee, S., Matsuzaki, H., Otsuki, T., Miyoshi, S.
  • Journal Title: Oncol. Lett. Volume: 11 Pages: 3308-3316
  • DOI: 10.3892/ol.2016.4412
  • Peer Reviewed
• [Presentation] MT-2細胞に対する短期および長期のアスベスト曝露の影響の研究 (2017)
  • Author(s): 松﨑秀紀，李順姫，前田恵，武井直子，西村泰光，吉留敬，大槻剛巳
  • Organizer: 第87回日本衛生学会学術総会
  • Place of Presentation: フェニックス・シーガイア・リゾート（宮崎県宮崎市）
  • Year and Date: 2017-03-26 – 2017-03-28
• [Presentation] Effect of Short-Term and Long-Term Exposure of Asbestos on Human T Cell Line MT-2. (2017)
  • Author(s): Matsuzaki, H., Lee, S., Maeda, M., Kumagai-Takei, N., Yoshitome, K., Nishimura, Y., Otsuki, T.
  • Organizer: The 56th Annual Meeting of the Society of Toxicology
  • Place of Presentation: The Baltimore Convention Center (Baltimore, Maryland, USA)
  • Year and Date: 2017-03-12 – 2017-03-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MT-2 細胞を用いた短期および長期のアスベスト曝露の影響の解析 (2016)
  • Author(s): 松﨑秀紀，李順姫，前田恵，武井直子，西村泰光，大槻剛巳
  • Organizer: 第23回日本免疫毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場（福岡県北九州市)
  • Year and Date: 2016-09-05 – 2016-09-07