2018 Fiscal Year Annual Research Report
Unraveling novel pathological mechanism of frailty targeting vascular inflammation
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18H02726
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
秋下 雅弘 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (00261975)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 純人 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (20323579)
孫 輔卿 東京大学, 高齢社会総合研究機構, 特任助教 (20625256)
小島 太郎 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (40401111)
亀山 祐美 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (60505882)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 血管炎症 / フレイル / 階層構造 / 老化 / 大動脈瘤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の一つの目的は血管細胞のアポトーシスやネクローシスが主導する炎症作用に着目し、新たな血管老化機序を見出すことであり、平成30年度は血管平滑筋細胞を用いてアポトーシスと炎症の関連を検討し、血管老化病態における血管細胞のアポトーシスの役割と炎症を惹起する機序を明らかにすることを試みた。具体的にはアポトーシスが主な病態機序である血管平滑筋細胞の石灰化モデルを用いて、アポトーシスにより発現変化が認められる炎症性サイトカインやその受容体を網羅的に検討した。その結果、IL-1αとβ、colony stimulating factor（CSF2）などがアポトーシスを引き起こした血管平滑筋細胞でその発現上昇を認めた。特にIL-1βの発現上昇に関してはinflammasome形成が関与する可能性が考えられ、inflammasome合成タンパクであるNLRPやASCの発現や関連因子であるIL-18の発現を検討したところ、いずれも発現上昇が認められなかった。
また血管炎症が主体である大動脈瘤の動物モデルを用いて、12週間の高リン食で大動脈瘤の形成を促進すると瘤の病変周辺に石灰化が著明に形成されることが分かった。さらに、瘤および石灰化病変の周辺にTUNEL陽性のアポトーシス細胞が局在することや大動脈のF4/80およびIL-1βの発現が普通食の大動脈での発現に比べて、上昇していることから血管細胞のアポトーシスが特定の炎症反応を誘導することが示唆された。具体的には血管平滑筋細胞のアポトーシスがIL-1などの炎症性サイトカインの発現および分泌を亢進し、単球のリクルートメントやマクロファージの炎症性形質変換を促すことで血管石灰化や瘤の形成を促進する機序が考えられる。
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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
本研究は新規血管老化の機序として、血管細胞の死が主導する炎症惹起機序を明らかにするとともに血管炎症により変動する血中炎症誘導因子を網羅的に探索することで、直接あるいは炎症細胞を介して下流臓器特異的に炎症を波及・拡大する機序を明らかにすることを目的とする。そのなか、今年度は血管細胞のアポトーシスと炎症反応の関連を培養系と動物モデルを用いて検討することができた。具体的に培養系において、リン刺激により誘導される血管平滑筋細胞のアポトーシスはIL-1αとβの発現上昇と関連するがinflammasomeの形成とは関連しないことを突き詰めた。また、野生型マウスでの塩化カルシウムの局所刺激とアンジオテンシンIIの持続投与により誘導される大動脈瘤のモデルにおいて、瘤の病変にアポトーシス細胞が局在することや大動脈IL-1βの発現が上昇することまで突き詰めることができた。このような血管細胞のアポトーシスにより誘導される特定の炎症反応経路がアポトーシスの中核因子であるgrowth arrest-specific gene 6（Gas6）とどのような位置関係にあるかを今後検討する予定である。さらに、マクロファージとの関係を明らかにするために、共培養系を用いて血管平滑筋細胞のアポトーシスが炎症性細胞の形質変化や炎症性細胞内炎症活性シグナル経路に及ぼす影響を検討する。またマクロファージなどの貪食細胞によるクリアランス能が血管石灰化や大動脈瘤などの老化病態で低下されているかを検討することで、血管細胞のアポトーシスから炎症を誘導する機序解明をさらに追求する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、培養系においてはアポトーシスを引き起こした血管細胞で上昇する炎症性サイトカインや炎症誘導因子が炎症性細胞に与える影響（形質の変化や細胞内シグナル経路の変化）を検討する。また血管炎症誘導のモデル動物を用いて、血管炎症から全身炎症制御機構の破綻を引き起こす機序、さらにフレイル関連臓器へ炎症を波及・拡大する機序について検討を行う。具体的には血管炎症の誘導後、血中変動する炎症性サイトカイン（インターロイキン類、ケモカイン類、インターフェロン類など）やexosome, miRNAなどの炎症誘導因子を網羅的に検討する。さらに、炎症細胞（単球、マクロファージ、好中球、樹状細胞、T細胞など）をそれぞれの特異的な表面マーカー（CD34+、CD11b+Ly6Chi、 Ly6G+、CD11c+MHCII+、CD4+）を用いて解析し、各炎症細胞の分布や数の増加、炎症性形質などを検討する。同時にフレイル関連臓器である骨格筋や海馬での炎症作用について、炎症細胞の由来（浸潤してきた細胞および内在性細胞）や炎症性サイトカイン、またその受容体の発現や関連シグナル経路を中心に明らかにする。特に血中IL-1βやCSF2による影響を中和抗体での制御やFlox/Creシステムを用いた組織特異的な欠損マウスモデルを構築し検討することで、選択的、特異的な炎症因子の制御により骨格筋および海馬への炎症波及や拡大の抑制や機能低下の改善効果を検証し、治療標的としての可能性を検討する。
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Research Products
(20 results)
