2019 Fiscal Year Research-status Report
COPDにおけるネクロプトーシスによるミトコンドリアDNA放出と気道炎症の解明
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18K08159
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
水村 賢司 日本大学, 医学部, 兼任講師 (20761688)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
権 寧博 日本大学, 医学部, 教授 (80339316)
丸岡 秀一郎 日本大学, 医学部, 准教授 (80599358)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | COPD / ミトコンドリアDNA / 鉄代謝 / ネクロプトーシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、COPDの病態を明らかにするために、タバコ煙暴露による肺上皮細胞からのミトコンドリアDNA (mtDNA)の細胞外放出のメカニズムと気道炎症への関与を解明し、診断・治療応用への研究基盤を確立することを目的としている。
本研究グループは初年度に、 1) 肺上皮細胞株Beas 2B細胞をタバコ煙抽出液 (Cigarette smoke extract : CSE)で刺激すると 細胞上清中のmtDNAが有意に上昇し、CSE暴露は肺上皮細胞からのmtDNA放出を誘導すること、2）鉄キレート剤Deferoxamine (DFO)は、CSE刺激による肺上皮細胞外へのmtDNA放出を抑制し、CSEによるmtDNA細胞外放出に鉄代謝が関与していること、3) DFO存在下では、Beas 2B細胞におけるCSE暴露によるミトコンドリア膜電位の低下やミトコンドリアROSの放出は抑制され、鉄代謝はCSEによるミトコンドリア損傷を制御することを見出した。
令和元年度（平成３１年度）は、DFOによるmtDNA細胞外放出抑制が細胞死によるものかを検討した。DFO存在下では、CSEによる細胞死は抑制され、CSEによるmtDNAの細胞外放出には、鉄依存性の細胞死が関与することが示唆された。つぎにmtDNAが気道炎症に関与するかを検討するため、mtDNAをBeas2B細胞にトランスフェクションし、細胞上清中のサイトカイン濃度をELISAを用いて測定した。mtDNAのトランスフェクション8時間後に細胞上清中のIL-6が優位に抑制された。
令和２年度は、mtDNAの細胞外放出メカニズムにネクロプトーシスも関与するかを検討するとともに、mtDNAを経気道的にマウスに投与し気道炎症のメカニズムについて解析を行う予定である。
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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
本研究では、研究期間内に、I. 肺胞上皮細胞におけるCSEによるmtDNAの細胞質放出メカニズム、II.CSEによるmtDNAの細胞外放出とネクロプトーシスについて、III. mtDNAの肺胞上皮細胞での炎症メカニズムの解析、IV. mtDNAのマウス経気道投与と気道炎症メカニズムの解析、V. COPD患者の血清中mtDNAと臨床経過・呼吸機能検査との比較検討、を行うことを目標としている。
初年度は、主に、I. 肺胞上皮細胞におけるCSEによるmtDNAの細胞質放出メカニズムを中心に検討を行い、1) CSE暴露は肺上皮細胞からのmtDNA放出を誘導すること、2）CSEによるmtDNA細胞外放出に鉄代謝が関与していること、3) 鉄代謝はCSEによるミトコンドリア損傷を制御することを見いだした。これらの結果は、肺胞上皮細胞におけるCSEによるmtDNAの細胞質放出メカニズムについて新たな知見を与えるものである。
昨年度は、DFOによるmtDNA細胞外放出抑制が細胞死によるものかを検討した。DFO存在下では、CSEによる細胞死は抑制され、CSEによるmtDNAの細胞外放出には、鉄依存性の細胞死が関与することが示唆された。さらに、III. mtDNAの肺胞上皮細胞での炎症メカニズムの解析について、mtDNAをBeas2B細胞にトランスフェクションし、細胞上清中のサイトカイン濃度をELISAを用いて測定した。mtDNAのトランスフェクション8時間後に細胞上清中のIL-6が優位に抑制されることを見いだした。一方で、II.CSEによるmtDNAの細胞外放出とネクロプトーシスについて、現在、ネクロプトーシス阻害薬を用いた細胞実験を行っているが、有意差をもつ結果はまだ得られていない。
以上より、新たな知見を得られており、進捗状況としては、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
mtDNAの細胞外放出メカニズムとして鉄代謝がネクロプトーシスに関与するかを検討するためネクロプトーシス阻害薬を用いて細胞実験を継続していく。一方で、昨年度までに、鉄依存性の細胞死がmtDNAの細胞外放出メカニズムに関与することを明らかにしており、ネクロプトーシスがmtDNAの細胞外放出メカニズムに関与しないと判断した場合は、鉄依存性の細胞死について更に検討を行う予定である。マウスモデルに関しては、mtDNAを経気道的に投与する予定である。気管支肺胞洗浄液（BALF）、肺組織（ホルマリン固定）を採取し、BALF中の細胞数、種類の検討と、肺組織で炎症を肉眼的・組織学的に検討しスコア化する。また、エラスターゼ誘発COPDモデルマウスによる解析も考えている。エラスターゼ誘発COPDモデルマウスに鉄キレート剤DFOを投与し、マウスBALF中のmtDNA量、サイトカイン、ケモカインを測定する。
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Research Products
(1 results)
