自然免疫系気道アレルギー炎症における活性イオウ分子種の役割解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K16131
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 光根 歩 東北大学, 大学病院, 助教 (80895904)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 気管支喘息

Outline of Annual Research Achievements

グループ2自然リンパ系細胞（ILC2）は、喘息の自然免疫において極めて重要な役割を担っている。Alternaria alternataのような空気中のアレルゲンは、粘膜バリアからIL-33の放出を誘導し、ILC2を急速に活性化し、2型サイトカインの産生と好酸球性炎症につながる。システインパースルフィドを含む活性硫黄種（RSS）は、新規の生体内酸化還元調節因子であり、ヒトの肺にも存在する。我々は最近、ミトコンドリア型システインtRNA合成酵素（CARS2）が生体内で主要な過硫酸システイン合成酵素（CPERS）として働いていることを発見した。しかし、喘息の自然免疫におけるCARS2/CPERSとRSSの役割については不明であった。そこで、本年度は 2型気道炎症のILC2細胞を中心とした、自然免疫系におけるCARS2/CPERSの役割を検討した。C57BL/6バックグラウンドの野生型（Cars2+/+）とCars2ヘテロ接合体欠損（Cars2+/-）マウスを使用した。A. alternata抽出物とIL-33で誘発される2型気道炎症モデルマウスを用いてin vivo実験を行った。A. alternata抽出物で処理したCars2+/+とCars2+/-マウスのBALF中のIL-33の量に差はなかった。しかし、A.alternata抽出物投与Cars2+/-マウスでは、BALF中の好酸球数および2型サイトカイン量が有意に増加した。IL-33の経鼻投与により，Cars2+/-マウスの好酸球数および2型サイトカイン量は有意に増加した．IL-33を投与したCars2+/-マウスの肺ILC2数は，Cars2+/-マウスのそれと比べて増加した．本年度の結果より、CARS2/CPERSのヘテロ欠損は、真菌アレルゲンやIL-33による2型気道炎症を増悪させる可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

計画通り、野生型もしくはCPERSヘテロ欠損マウスに対してアルテルナリア抽出物やIL-33を経鼻投与して喘息モデルを作成し、自然免疫機序を介した2型気道炎症機序における活性イオウ分子種の役割を明らかにすることができている。

Strategy for Future Research Activity

今後、野生型もしくはヘテロ欠損マウスから精製したILC2を用いてex vivo実験を行い、イオウ代謝を介したILC2活性化制御機序につき、リン酸化シグナルや転写制御因子、代謝調節の観点から解明する。

Causes of Carryover

動物実験を効率よく実施したため、当初予定より使用額が少なくなったが、令和4年度の実験にて、野生型もしくはヘテロ欠損マウスから精製したILC2を用いてex vivo実験を行い、イオウ代謝を介したILC2活性化制御機序につき、リン酸化シグナルや転写制御因子、代謝調節の観点から解明するのに必要な試薬が、動物実験の結果より、当初予定より必要量が増えるため、本研究の遂行のため、次年度使用額も合わせた令和4年度予算を使用する。

Research Products

• [Presentation] The role of the principal cysteine persulfide synthase in the innate immunity of type 2 airway inflammation (2021)
  • Author(s): Ayumi Suzuki, Mitsuhiro Yamada, Tadahisa Numakura, Yusaku Sasaki, Yorihiko Kyogoku, Rie Tanaka, Ayumi Mitsune, Yuko Okuyama, Naoto Ishii, Takaaki Akaike, Masakazu Ichinose, Hisatoshi Sugiura
  • Organizer: 第70回日本アレルギー学会学術大会
• [Presentation] A cysteine persulfide synthase is involved in the regulation for innate immunity of type 2 airway inflammation (2021)
  • Author(s): Ayumi Suzuki, Mitsuhiro Yamada, Tadahisa Numakura, Yusaku Sasaki, Yorihiko Kyogoku, Rie Tanaka, Ayumi Mitsune, Shuichiro Matsumoto, Yuko Okuyama, Naoto Ishii, Takaaki Akaike, Masakazu Ichinose, Hisatoshi Sugiura.
  • Organizer: The 25th Congress of the Asian Pacific Society of Respirology (APSR 2021)
  • Int'l Joint Research