2013 Fiscal Year Research-status Report
結核菌感染におけるＩＬ－１７Ａ依存性成熟肉芽腫形成の分子メカニズム解析
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23590571
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
梅村 正幸 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 准教授 (90359985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松崎 吾朗 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (30229455)
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| Keywords | 結核 / IL-17 / 肉芽腫 |
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| Research Abstract |
結核菌感染により形成される肉芽腫は、病原菌の他臓器への播種を防ぐという観点からも重要な生体防御機構のひとつと考えられる。結核菌感染における肺組織でのIL-17A依存性肉芽腫形成不全を明確化にするため、野生型およびIL-17A KOマウスにBCGを経気道接種させた後に経時的に肺を採取し、肉芽腫の形成頻度とその構成細胞をHE染色およびZN染色法で調べた。肺組織の組織病理所見の比較では、BCG感染により形成されるマクロファージ集簇を取り囲むリンパ球浸潤、すなわち肉芽腫の形成不全がIL-17A KOマウスで認められた。同時に、感染局所への細胞の集簇に重要であると考えられる細胞間接着分子(LFA-1およびICAM-1)の発現をreal-time RT-PCR法で調べた結果、BCG感染肺において、IL-17A KOマウスでは肉芽腫構成細胞の菌局在部への集簇が明らかに不完全であり、細胞間接着分子および単球走化性因子/CCL2の発現も有意に低いことが明らかになった。
次いで、DNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現解析の結果より、BCG感染局所へのエフェクター細胞の動員に関与するケモカインレセプターとして、CCR5、CCR8、CCR9、CXCR6などがIL-17A依存的に発現上昇していることが明らかになった。また、肉芽腫形成段階で重要な因子と考えられるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)のうち、MMP-2やMMP-9の活性化を誘導するMMP-13の発現レベルの上昇がIL-17A KOマウスでは認められなかった。非常に興味深いことに、野生型マウスにBCGを接種させ、経時的に感染肺を採取して、MMP-2およびMMP-9の発現推移をreal-time RT-PCRで確認したところ、MMP-9よりもMMP-2の方が発現レベルの顕著な増加が認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では遺伝子欠損マウスと正常マウスの感染モデルを用いた遺伝子発現解析を行うことを予定していた。今回の遺伝子発現解析はDNAマイクロアレイ解析を中心とするものであるが、そのサンプルを採取するための遺伝子欠損マウスの繁殖が上手く行かず、感染開始時期が大幅に遅延した。
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| Strategy for Future Research Activity |
結核菌感染動物の肺局所におけるT 細胞免疫の詳細な動態はほとんど報告されていない。我々は、結核菌肺感染マウスを用いた実験システムを確立していることから、肺における結核菌特異的T細胞免疫の誘導機構をマウス個体を用いて検討してきた。そのマウスの結核菌感染モデルを用いた宿主免疫応答の解析から、IL-17Aが結核菌をはじめとするマイコバクテリアに対する免疫応答に重要であることを見出した。さらに、その解析過程において、結核菌感染における病態形成の特徴のひとつである肉芽腫形成においてもIL-17A KOマウスの感染肺では肉芽腫形成不全が引き起こされることを見出した。その現象はIL-17Aが接着分子の発現増強を介して強固に細胞間が密に接着することにより成熟肉芽腫が形成され、殺菌能の増強さらには菌の他臓器の播種を制御していると推察された。しかし、実際に肉芽腫構造を形成するには、正常な肺胞構造を崩すことが必要不可欠である。要するに、エフェクター細胞が感染局所に速やかに浸潤するために、コラーゲンをはじめとする細胞周辺の細胞外基質（ECM）の分解が必要であり、そこに関与するMMPを検索することが重要と考えられた。今回のDNAマイクロアレイ解析では、特に肺組織において重要と推定されたMMP-2およびMMP-9に注目したところ、予想通りこれらのIL-17A KOマウスでの発現低下が認められた。さらに、解析を進めた結果、これまで結核菌感染肺において発現増強が報告されているMMP-9よりも同機能性を有するMMP-2発現に大きな変動が観察できた。これは組織病理学的な解析結果から導き出せる現象に相関するものと考えられ、今後より詳細な機能解析が必要と考えている。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本研究では遺伝子欠損マウスと正常マウスの感染モデルを用いた遺伝子発現解析を行うことを予定している。今回の遺伝子発現解析はDNAマイクロアレイ解析を中心とするものであるが、そのサンプルを採取するための遺伝子欠損マウスの繁殖が上手く行かず、感染開始時期が大幅に遅延した。
マイクロアレイ解析に用いる消耗品および試薬は非常に高価であるため、その予算が未使用になってしまっている。
DNAマイクロアレイ解析に伴う消耗品および試薬に使用する予定である。使用するマイクロアレイは これまでの解析結果との整合性を得るため「whole Mouse Genome オリゴDNAマイクロアレイ 4x44K」を使用する。また、その際のラベル化およびハイブリダイゼーション試薬等の購入に使用する。
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[Presentation] Characterization and localization of IL-17F-producing cells during mycobacterial infection.2014
Author(s)
Umemura, M., Fukui, M., Touyama, S., Fukui, F., Teruya, N., Tamura, T., Nakae, S., Iwakura, Y., Matsuzaki, G.
Organizer
第87回日本細菌学会総会
Place of Presentation
タワーホール船堀, 東京都江戸川区
Year and Date
20140326-20140328
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[Presentation] Identification of IL-17F-producing cells during mycobacterial infection.2013
Author(s)
Umemura, M., Touyama S., Fukui, M., Fukui, C., Nakae, S., Iwakura, Y., Matsuzaki, G.
Organizer
第42回日本免疫学会学術集会
Place of Presentation
幕張メッセ国際会議場, 千葉県千葉市
Year and Date
20131211-20131213
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[Presentation] Induction of early immunity against pulmonary Mycobacterium tuberculosis infection in mice by combination of BCG priming vaccine and boosting micosal vaccine with a recombinant mycobacterial antigen.2013
Author(s)
Fukui, M., Umemura, M., Miyata, T., Harakuni, T., Arakawa, T., Matsuzaki, G.
Organizer
第42回日本免疫学会学術集会
Place of Presentation
幕張メッセ国際会議場, 千葉県千葉市
Year and Date
20131211-20131213
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[Presentation] Mechanism of IL-17A-mediated enhancement of protective immunity against Listeria monocytogenes infection. 15th International Congress of Immunology2013
Author(s)
Matsuzaki, G., Okita, Y., Shiono, T., Hamada, S., Umemura, M.
Organizer
15th International Congress of Immunology
Place of Presentation
Milan, Italy
Year and Date
20130822-20130827
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[Presentation] Role of interleukin-17F in pulmonary mycobacterial infection.2013
Author(s)
Umemura, M., Touyama, S., Fukui, M., Yoshida-Okamoto, Y., Yahagi, A., Fukui, C., Nakae, S., Iwakura, Y., Matsuzaki, G.
Organizer
The 78th Meeting of the Japanese Society for Interferon and Cytokine Research/The 21th International Symposium of Macrophage Molecular and Cellular Biology 2013
Place of Presentation
Tokyo
Year and Date
20130520-20130521
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[Presentation] Involvement of IL-17A-producing TCR γδ T cells in late protective immunity against pulmonary mycobacterial infection.2013
Author(s)
Umemura, M., Touyama, S., Fukui, M., Yahagi, A., Nakae, S. Iwakura, Y., Matsuzaki, G.
Organizer
IMMUNOLOGY 2013
Place of Presentation
Hawaii, USA
Year and Date
20130503-20130507
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