ストレス後のミトコンドリア代謝変動と免疫応答抑制機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K01817
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 笠原 恵美子 大阪大学, 薬学研究科, 寄附講座助教 (30468269)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関山 敦生 大阪大学, 薬学研究科, 寄附講座教授 (30403702)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / 感染症 / ストレス負荷 / グルココルチコイド

Outline of Annual Research Achievements

過度の身体的および精神的ストレス負荷後には、感染症のリスクが高くなることが報告されている。身体的・精神的なストレスを伴うアスリートにおいては、身体能力を充分に発揮するためにも細菌やウイルス感染に対する防御対策が必要であるが、ストレス環境が感染症リスクを増大させる機序には不明な点が多く、アスリートの生体防御能の評価・管理方法についても確立されていない。
身体的および精神的ストレス応答時に分泌が上昇するグルココルチコイドは、運動に必要なエネルギー代謝を促進する一方で、免疫系の働きを抑制して感染症の危険率を上げることが報告されている。我々はこれまでにグルココルチコイド-ミトコンドリアネットワークによる生体防御システムに焦点をあてた研究を進めており、①ストレス関連ホルモンであるグルココルチコイドがマクロファージのミトコンドリア呼吸代謝を抑制すること、②ミトコンドリア呼吸代謝の抑制により、免疫応答が抑制されることを明らかにしてきた。
本年度は、マウスへの精神的・肉体的ストレス負荷による易感染性や免疫抑制機構について、ミトコンドリア代謝を介する新たな免疫制御経路について解析を行い、ミトコンドリア呼吸を制御する脱共役蛋白質UCP2の関与を明らかにした。また、ストレス誘導性のミトコンドリア代謝変動が運動能へ及ぼす影響についても検討している。このようなミトコンドリア代謝を介した免疫応答の制御が運動能力へ及ぼす影響を検討し、過度のストレスに曝されるアスリートのストレス評価・管理の為のバイオマーカーの確立にも貢献したいと考えている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

正常およびストレス負荷（およびグルココルチコイド投与）マウス群において、血中サイトカインプロファイル（ELISA法およびマルチプレックスアッセイシステム）、マクロファージのミトコンドリア代謝活性（呼吸活性、電子伝達系蛋白質の発現など）を比較解析した。その結果、ストレス負荷群では正常コントロール群とは異なる血中サイトカインパターンを示し、これらのストレス負荷動物においては、ミトコンドリアの呼吸関連因子が変動している可能性が示唆された。更に、この様な変化がストレスによるグルココルチコイド分泌によるものかを確認するために、グルココルチコイドレセプター阻害剤(RU-486)を投与して検討を進めている。
また一方で、ストレス負荷により免疫細胞のpopulationが著しく変化しており、その作用機序と生体防御システムへの影響を検討中である。今後は脾臓およびリンパ節より細胞を収集し免疫細胞の分類や活性化をフローサイトメトリー（FACS system）により解析する。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究成果により、ストレス負荷によるグルココルチコイド分泌がミトコンドリア代謝の変動に関与している可能性が示唆された。
これらの知見をもとに、今年度以降はミトコンドリア代謝の制御が免疫応答へ及ぼす影響について、UCP2（ミトコンドリア呼吸活性を負に制御することが知られている）の関与を更に詳しく検討する。我々はこれまでに、siRNAの手法によりUCP2発現を抑制したマウスマクロファージ培養細胞を確立し、解析を行ってきた。これらの知見をもとに、本研究ではin vivoにおける作用を検討したい。UCP2ノックダウンマウスと正常マウスの免疫応答能を比較する為に、内毒素(LPS)暴露による免疫応答反応について、血中サイトカイン濃度、グルココルチコイド分泌量、マウス生存率を指標にして解析する。また、MACS磁気細胞分離システム(ミルテニーバイオテク)によりマクロファージを回収し（腹腔、リンパ節等）マクロファージにおけるミトコンドリア代謝変動と免疫応答の関係ついて28年度に確立された実験手法で比較検討する。これにより、自然免疫応答におけるミトコンドリア機能の役割を生体レベルで明らかにできる。

Causes of Carryover

研究消耗品の納品が遅れ、 ２８年度の研究費に未使用額が生じたが、次年度に納入されるため。 次年度行う予定の研究計画と併せて実施する。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究計画に変更はなく、今年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく予定である。