2016 Fiscal Year Research-status Report
黄砂・PM2.5の細胞傷害機序：オートファジーの関与
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16K08034
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| Research Institution | Azabu University |
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Principal Investigator |
島田 章則 麻布大学, 生命・環境科学部, 教授 (20216055)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 黄砂 / 間質性肺炎 / オートファジー / 修復遅延 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでのマウスへの黄砂粒子の気管内投与実験により、肺に急性化膿性炎症・慢性肉芽腫性炎症が起こること、炎症性サイトカイン（TNF-α）・活性酸素種（が炎症に関与することが示された。また、高齢化に伴う低亜鉛状態の高齢者数の増加が報告されている。亜鉛欠乏は、味覚障害及び免疫低下（マクロファージ・好中球の貪食能低下、リンパ球数減少）に基づく易感染性や組織損傷後の修復遅延をもたらすことが知られている。低亜鉛飼料給餌マウスの肺における黄砂による炎症病巣の特徴を病理学的に解析し、黄砂を吸入した低亜鉛状態のヒトにおける肺傷害のリスクを検討することを目的とした。
5週齢のオスのICRマウス（日本CLEA）を1週間予備飼育した後、通常飼料及び低亜鉛飼料給餌群に分け3週間飼育した。低亜鉛状態であることを確認後、肺に黄砂標準粒子（CJ-2）を気管内投与した。1日後、2週間後、1、2、3ヵ月後に殺処分し気管支肺胞洗浄液・肺材料を用い、肺組織の傷害像、黄砂粒子処理像、白血球及び炎症性サイトカイン（TNF-α、IL-1β）の関与を病理学的に解析した。マクロファージ内の黄砂粒子および貪食像についての電顕解析を行った。
黄砂投与1日後、2週間後、1、2、3ヵ月後の全ての肺において、好中球およびマクロファージの浸潤を伴う間質性の肺炎像が見られた。これらの炎症の程度は低亜鉛マウス群で強かった。また、低亜鉛飼料給餌マウスでは、サイトカインIL-1βの陽性所見が強くみられた。また、粒子貪食マクロファージ内の空胞形成像（電顕）およびオートファジーマーカーLC3の陽性像減弱が見られた。以上の結果から、低亜鉛により、マクロファージ機能低下（異物貪食・処理）、炎症経過の遅延（急性炎症＝浸出反応・サイトカイン放出の変動）が起こり、慢性炎症が持続する、すなわち、修復遅延が起こることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
黄砂・PM2.5の肺組織傷害の発生機序として、異物である黄砂粒子を貪食したマクロファージ内での粒子の挙動および粒子に対する生体反応、特に防御系としての自然免疫系オートファジーの関与について、電子顕微鏡レベルで解析し、オートファジー停滞を示唆する結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
黄砂・結晶シリカ（PM2.5）を用いた長期毒性試験（発癌が起こることが報告されているラットを用いる）を実施し、黄砂・PM2.5の慢性毒性を解析する。また、粒子貪食後の細胞質内の粒子の挙動および生体防御系（オートファジーリソソーム系）の解析を、培養マクロファージを用いて行う。
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| Causes of Carryover |
実験に用いた動物が、粒子投与後に死亡してしまい、当初の計画（抗体試薬を用いての臓器の病理学的解析）の実施が困難となり、予定していた試薬・ガラス器具の購入を控えたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に、再実験（動物への粒子投与実験）を行い、予定していた試薬を購入の上、計画（臓器の病理学的解析）を実施する。
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