ダイオキシン受容体とその関連因子による自然免疫応答およびＴｈ１７分化の制御

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23790545
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 木村 彰宏 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (20533318)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: ダイオキシン受容体 / リステリア / マクロファージ / リステリオリジン O

Research Abstract

２３年度の研究期間に、マクロファージにおいてダイオキシン受容体であるAryl hydrocarbon receptor (Ahr)がリステリア感染による免疫応答を制御していることを解明した。マクロファージにリステリアを感染させるとAhrが誘導され、Ahrはリステリア感染によるIL-6やTNF-αなどの炎症性サイトカインの産生を抑制していた。　２４年度はAhrがリステリア感染時におけるマクロファージの細胞死を抑制する作用があることを発見した。実際にAhrが発現しているマクロファージ様細胞株(RAW/Ahr)ではアポトーシスの指標の一つであるcaspase-3の活性化が抑制されていた。そのメカニズムとしてリステリアに感染したマクロファージにおいてAhrはapoptosis inhibitor of macrophage (AIM)を誘導することで細胞死を抑制していることが示された。また一方でAhrはリステリアが放出する毒素(Lysteriolysin O:LLO)の産生を抑制することも明らかになった。LLOは一酸化窒素(NO)により産生が抑制されることから、Ahr欠損(KO)マクロファージとコントロールのwild type (WT)マクロファージにおいてリステリア感染後のNO産生を比較してみた。その結果、Ahr KOマクロファージではWTマクロファージに比べてリステリア感染後のNO産生が有意に抑制されていた。Ahr KOマクロファージではNO産生が抑制されていることから、リステリアによるLLO産生が強くなっていることが考えられる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

Ahrはリステリア感染によるIL-6やTNF-αなどの炎症性サイトカインの産生を抑制していた。しかしながらAhr KOマウスではリステリア感染後、WTマウスに比べ各臓器でリステリアの菌数が異常に増え全ての個体が死亡している結果が得られていた。Ahr KOマウスではリステリア感染後、本来ならば細菌を殺す作用のある炎症性サイトカインが多く産生されているにも関わらず、生体内で菌数が増えAhr KOマウスが死亡するという現象の原因は不明であった。しかし今回Ahrがマクロファージにおいてリステリア感染による細胞死を抑制するはたらきを発見した。この結果はAhr KOマウスではリステリアを処理するマクロファージが感染後死んでいく結果、Ahr KOマウスにおいてリステリアに対する感受性があがることを意味している。　また今回Ahrがリステリアが産生する毒素のLLO産生を抑制することも明らかにした。Ahrはリステリア感染においてマクロファージを細胞死から守っているだけでなく、毒素の産生を抑制していることも示された。以上のことからAhrは細菌感染に対する免疫機構において非常に重要な分子であることが示され、これらの結果は当初予想されていた細菌感染におけるAhrの機能よりもはるかに大きなものであることから、当初の計画以上に研究が進展しているものと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今回Ahrがリステリア感染による細胞死を抑制している原因がAIMの誘導にあることを発見したが、AhrがどのようにしてAIM誘導に関与しているかは不明である。これまでに核内受容体のリガンドがAIMを誘導することが報告されているのでAIM誘導において核内受容体とAhrとの関連を調べる。それと同時にAhrが直接AIMを誘導している可能性も考慮し、AIMのプロモーター領域にAhr結合配列がないか調べ、もしあればChIPアッセイなどでAhrが直接AIMのプロモーター領域に結合してAIM発現に直接関与しているのかを解明する。　また今回Ahrがリステリア感染に対する免疫応答において重要な因子であるかとが示されたことから、Ahrリガンドを用いてリステリア感染による死亡や毒素(LLO)の産生を抑制できるか検証する。リステリア感染による死亡や毒素(LLO)の産生が抑制されれば、自然界に存在するAhrナチュラルリガンドを用いた感染症に対する新たな治療法にも結びつく。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

２３年度と同様にマウス購入や研究試薬に最も多くの研究費を使用する。ただし２４年度はAhrリガンドによるリステリア感染に対する感受性を下げる効果の検証があることからマウスの購入費が２３年度よりも増加することが考えられる。ChIPアッセイに必要な抗体やin vivoに用いるAhrリガンドなどは２３年度には使用していないので、２４年度に新たに購入する必要がある。また得られた研究成果を発表するために学会に参加するためそのための旅費についても本研究費から使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Smad2 and Smad3 are redundantly essential for the suppression of iNOS synthesis in macrophages by regulating IRF3 and STAT1 pathways (2012)
  • Author(s): Sugiyama Y, Kakoi K, Kimura A, Takada I, Kashiwagi I, Wakabayashi Y, Morita R, Nomura M, Yoshimura A
  • Journal Title: Int Immunol Volume: 24 Pages: 253-265
  • DOI: doi:10.1093/intimm/dxr126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low dose CP-690,550 (tofacitinib), a pan-JAK inhibitor, accelerates the onset of experimental autoimmune encephalomyelitis by potentiating Th17 differentiation (2012)
  • Author(s): Yoshida H, Kimura A, Fukaya T, Sekiya T, Morita R, Shichita T, Inoue H, Yoshimura A
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 418 Pages: 234-240
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SOCS1 is essential for regulatory T cell functions by preventing loss of Foxp3 expression as well as IFN-{gamma} and IL-17A production (2011)
  • Author(s): Takahashi R, Nishimoto S, Muto G, Sekiya T, Tamiya T, Kimura A, Morita R, Asakawa M, Chinen T, Yoshimura A
  • Journal Title: J Exp Med Volume: 208 Pages: 2055-2067
  • DOI: doi:10.1084/jem.20110428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aryl hydrocarbon receptor negatively regulates LPS-induced IL-6 production through suppression of histamine production in macrophages (2011)
  • Author(s): Masuda K, Kimura A, Hanieh H, Nguyen NT, Nakahama T, Chinen I, Otoyo Y, Murotani T, Yamatodani A, Kishimoto T.
  • Journal Title: Int Immunol Volume: 23 Pages: 637-645
  • DOI: doi:10.1093/intimm/dxr072
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aryl hydrocarbon receptor deficiency in T cells suppresses the development of collagen-induced arthritis (2011)
  • Author(s): Nakahama T, Kimura A, Nguyen NT, Chinen I, Hanieh H, Nohara K, Fujii-Kuriyama Y, Kishimoto T.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 108 Pages: 14222-14227
  • DOI: doi:10.1073/pnas.1111786108.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Influence of Excessive IL-6 Production In Vivo on the Development and Function of Foxp3+ Regulatory T Cells (2011)
  • Author(s): Fujimoto M, Nakano M, Terabe F, Kawahata H, Ohkawara T, Han Y, Ripley B, Serada S, Nishikawa T, Kimura A, Nomura S, Kishimoto T, Naka T
  • Journal Title: J Immunol Volume: 186 Pages: 32-40
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SOCS1 regulates type I/type II NKT cell balance by regulating IFNgamma signaling (2011)
  • Author(s): Hashimoto M, Hiwatashi K, Ichiyama K, Morita R, Sekiya T, Kimura A, Sugiyama Y, Sibata T, Kuroda K, Takahashi R, Yoshimura A
  • Journal Title: Int Immunol Volume: 23 Pages: 165-176
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcription Factor Smad-Independent T Helper 17 Cell Induction by Transforming-Growth Factor-β Is Mediated by Suppression of Eomesodermin. (2011)
  • Author(s): Ichiyama K, Sekiya T, Inoue N, Tamiya T, Kashiwagi I, Kimura A, Morita R, Muto G, Shichita T, Takahashi R, Yoshimura A
  • Journal Title: Immunity Volume: 34 Pages: 741-754
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suppression of SOCS3 in macrophages prevents cancer metastasis by modifying macrophage phase and MCP2/CCL8 induction (2011)
  • Author(s): Hiwatashi K, Tamiya T, Hasegawa E, Fukaya T, Hashimoto M, Kakoi K, Kashiwagi I, Kimura A, Inoue N, Morita R, Yasukawa H, Yoshimura A
  • Journal Title: Cancer Lett Volume: 308 Pages: 172-180
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histone 3 lysine 9 (H3K9) methyltransferase recruitment to the interleukin-2 (IL-2) promoter is a mechanism of suppression of IL-2 transcription by the transforming growth factor-β-Smad pathway (2011)
  • Author(s): Wakabayashi Y, Tamiya T, Takada I, Fukaya T, Sugiyama Y, Inoue N, Kimura A, Morita R, Kashiwagi I, Takimoto T, Nomura M, Yoshimura A
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 286 Pages: 35456-35465
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Aryl hydrocarbon receptor regulates innate immune responses to Listeria monocytogenes (2011)
  • Author(s): Akihiro Kimura, Akihiko Yoshimura
  • Organizer: 9th Joint Meeting of the ICS/ISICR
  • Place of Presentation: Firenze, Italy
  • Year and Date: Oct, 10, 2011