COPDにおけるインフラマソーム活性化機序とマイトファジーによる制御

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25461198
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 清水 健一郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (80385327)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒屋 潤 東京慈恵会医科大学, 医学部, 准教授 (90468679)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: インフラマソーム / マイトファジー / ミトコンドリア

Outline of Annual Research Achievements

COPDにおけるインフラマソーム活性化機序とマイトファジーによる制御
気道上皮細胞における喫煙誘導細胞老化は慢性閉塞性肺疾患（Chronic obstructive pulmonary disease:COPD）の主要な病態と考えられている。今回、我々は、喫煙誘導細胞老化におけるインフラマソーム、マイトファジーの役割について検討を行った。昨年度までの検討にて、喫煙刺激はミトコンドリアからの活性酸素種（Reactive Oxygen Species:ROS）産生を増加し、インフラマソームを活性化し、細胞老化を誘導することを明らかとした。本年度は、喫煙誘導細胞老化におけるマイトファジーの関与について検討を行った。
ROSの主要な産生源であるミトコンドリアは、マイトファジーにより分解、処理される。マイトファジーが低下し、傷害ミトコンドリアが蓄積すると、ROSが増加する。ROSは細胞老化を誘導する。そこで、我々は、喫煙刺激を行った気道上皮細胞において、マイトファジーが低下、あるいは不十分であると、傷害ミトコンドリアが蓄積し、ROS増加を介して細胞老化を誘導している可能性を考えた。
手術肺より分離した気道上皮細胞を用いて検討を行った。マイトファジーの過程で重要な役割を果たすParkin、PINK1をノックダウンし、マイトファジーの抑制を行い、喫煙誘導細胞老化に及ぼす影響を検討した。喫煙刺激と同時にマイトファジーを抑制するとROSが増加し、細胞老化が促進した。ミトコンドリア特異的抗酸化剤MitoTEMPOは喫煙誘導細胞老化、マイトファジー抑制による細胞老化促進を抑制した。
以上より、喫煙刺激による細胞老化にマイトファジーが抑制的に作用しており、マイトファジー低下がミトコンドリア由来のROSを増加し細胞老化を促進している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は、COPD病態におけるインフラマソーム、マイトファジーの役割について明らかとすることを目的としている。昨年度、本年度ともに、主にIn vitroの検討を行った。昨年度は喫煙による細胞老化誘導、インフラマソーム活性化の機序について明らかとし、本年度は喫煙誘導細胞老化におけるマイトファジー、ROSの関与について明らかとした。喫煙誘導細胞老化におけるインフラマソーム、マイトファジーの役割について、いずれの検討についてもおおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、喫煙誘導細胞老化におけるマイトファジーの役割についてIn vitroの検討を中心に行った。今後は、肺組織でのマイトファジーの状態をParkin、PINK1の発現により評価し（免疫組織染色、肺ホモジェネート）、正常肺、COPD肺での比較、さらに、肺機能などの臨床指標との相関を検討し、COPDにおけるマイトファジーの役割の臨床的意義を明らかとする。また、インフラマソームの活性に関しても、肺組織におけるNLRP3、ASC、Caspase-1の発現を検討する。本年度は、さらに、喫煙動物モデルを用いた検討も予定している。