温度変化によって誘導されるインフラマソームを介した炎症惹起機構の解明

• 研究領域: 温度を基軸とした生命現象の統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H01395
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 高橋 将文 自治医科大学, 医学部, 教授 (40296108)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2017年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
• キーワード: インフラマソーム / 炎症 / 温度センサー / 自然免疫 / 温度

研究実績の概要

NLRP3の恒常活性型変異は、発熱や炎症を繰り返すクリオピリン周期熱症候群（CAPS）と呼ばれる自己炎症症候群を引き起こす。そこで、CAPSのNLRP3変異であるL353PおよびD303Nを薬剤誘導性に発現するマクロファージ細胞株を作製し、温度変化による影響を検討した。どちらの変異NLRP3発現細胞でも、低温環境によりインフラマソーム活性化が起こり、IL-1β産生や細胞死が誘導されて炎症反応の増強が認められた。一方、通常の危険シグナルであるNanosilicaやNigericinによるインフラマソーム活性化は、低温環境により減弱された。さらに、変異NLRP3発現細胞における低温環境によるインフラマソーム活性化は、EGTA やBAPTA-AMにより抑制されたことからカルシウム依存性が示唆されたが、TRPA1やTRPV4の阻害薬では抑制されなかった。また、飽和脂肪酸（パルミチン酸・ステアリン酸）によりマクロファージ細胞質内に結晶形成が起こり、リソソーム傷害を介したインフラマソームの活性化が引き起こされることを見出した。この結晶形成およびインフラマソーム活性化は、不飽和脂肪酸（オレイン酸）によって阻害されたことから、飽和・不飽和脂肪酸の不均衡がこの反応を制御していることが示された。また、低温環境では、この脂肪酸不均衡による結晶形成がさらに促進され、インフラマソーム活性化によるIL-1β産生も増強されることが明らかになった。以上の結果から、無菌性炎症の中心経路であるインフラマソームの活性化が温度変化によって影響を受ける分子機構の一部を明らかにすることができた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Saturated Fatty Acids Undergo Intracellular Crystallization and Activate the NLRP3 Inflammasome in MacrophagesHighlights (2018)
  • 著者名/発表者名: Karasawa Tadayoshi、Kawashima Akira、Usui-Kawanishi Fumitake、Watanabe Sachiko、Kimura Hiroaki、Kamata Ryo、Shirasuna Koumei、Koyama Yutaro、Sato-Tomita Ayana、Matsuzaka Takashi、Tomoda Hiroshi、Park Sam-Yong、Shibayama Naoya、Shimano Hitoshi、Kasahara Tadashi、Takahashi Masafumi
  • 雑誌名: Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 巻: 38 号: 4 ページ: 744-756
  • DOI: 10.1161/atvbaha.117.310581
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ARIH2 ubiquitinates NLRP3 and negatively regulates NLRP3 inflammasome activation in macrophages. J Immunol 199: 3614-3622, 2017 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawashima A, Karasawa T, Tago K, Kimura H, Kamata R, Usui-Kawanishi F, Watanabe S, Ohta S, Funakoshi-Tago M, Yanagisawa K, Kasahara T, Suzuki K, Takahashi M.
  • 雑誌名: J Immunol 巻: 199 ページ: 3614-3622
  • 査読あり
• [雑誌論文] The origin and distribution of CD68, CD163 and alpha SMA positive cells in the early phase after meniscal resection in a parabiotic rat model. (2017)
  • 著者名/発表者名: Terai S, Hashimoto Y, Orita K, Yamasaki S, Takigami J, Shinkuma T, Teraoka T, Nishida Y, Takahashi M, Nakamura H.
  • 雑誌名: Connect Tissue Res 巻: 6 号: 6 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1080/03008207.2017.1284825
  • 査読あり
• [雑誌論文] Caspse-1 deficiency promotes high-fat diet-induced adipose tissue inflammation and the development of obesity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kimura H, Karasawa T, Usui F, Kawashima A, Endo Y, Kobayashi M, Sadatomo A, Nakamura J, Iwasaki Y, T Yada,Tsutsui H, Kasahara T, Takahashi M.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 巻: 311 号: 5 ページ: 881-890
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00174.2016
  • 査読あり
• [雑誌論文] NLRP3 reduces macrophage interleukin-10 production and enhances the susceptibility to doxorubicin-induced cardiotoxicity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Usui F, Karasawa T, Kawashima A, Kimura H, Mizushina Y, Shirasuna K, Mizukami H, Kasahara T, Hasebe N, Takahashi M.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 号: 1 ページ: 26489-26489
  • DOI: 10.1038/srep26489
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Involvement of a pro-apoptotic gene BBC3 in islet injury mediated by cold preservation and re-warming. (2016)
  • 著者名/発表者名: Omori K, Kobayashi E, Komatsu H, J Rawson, Agrawal G, Parimi M, Oancea A, Valiente L, Ferreri K, Al-Abdullah IS, Kandeel F, Takahashi M, Mullen Y.
  • 雑誌名: Am J Physiol Endocrinol Metab 巻: 310 号: 11 ページ: E1016-E1026
  • DOI: 10.1152/ajpendo.00441.2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Palmitic acid induces interleukin-1beta secretion via NLRP3 inflammasomes and inflammatory responses through ROS production in human placental cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shirasuna K, Takano T, Seno K, Ohtsu A, Karasawa T, Takahashi M, Ohkuchi A, Suzuki H, Matsubara S, Iwata H, Kuwayama T.
  • 雑誌名: J Reprod Immunol 巻: 116 ページ: 104-112
  • DOI: 10.1016/j.jri.2016.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanisms of islet damage mediated by pancreas cold ischemia/rewarming. (2016)
  • 著者名/発表者名: Omori K, Kobayashi E, Jeffrey R, Takahashi M, Mullen Y.
  • 雑誌名: Cyobiology 巻: 73 号: 2 ページ: 126-134
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2016.08.010
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 飽和脂肪酸は結晶形成を介して好中球浸潤を誘導する． (2017)
  • 著者名/発表者名: 唐澤直義、渡邊幸子、木村博昭、高橋将文．
  • 学会等名: 第38回日本炎症・再生医学会
• [学会発表] 無菌性炎症とインフラマソーム． (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋将文．
  • 学会等名: 第31回日本乾癬学会学術大会
  • 発表場所: ホテル東日本（栃木）
  • 年月日: 2016-09-02
• [学会発表] 飽和脂肪酸によるインフラマソーム活性化機構の解析． (2016)
  • 著者名/発表者名: 唐澤直義、臼井文武、川島晃、木村博昭、高橋将文．
  • 学会等名: 第48回日本動脈硬化学会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京）
  • 年月日: 2016-07-14
• [学会発表] 横紋筋融解症による急性腎障害におけるNLRP3インフラマソームの役割． (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋将文、駒田敬則、臼井文武、唐澤直義、川島晃、木村博昭．
  • 学会等名: 第37回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: みやこめっせ（京都）
  • 年月日: 2016-06-16
• [学会発表] 脂肪酸結晶によるNLRP3インフラマソームを介した炎症惹起機構の解析． (2016)
  • 著者名/発表者名: 唐澤直義、臼井文武、川島晃、木村博昭、高橋将文．
  • 学会等名: 第37回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: みやこめっせ（京都）
  • 年月日: 2016-06-16
• [学会発表] 高脂肪食誘導型肥満における免疫プロテアソーム（LMP7）の役割． (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村博昭、唐澤直義、川島晃、臼井文武、笠原忠、鈴木幸一、高橋将文．
  • 学会等名: 第37回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: みやこめっせ（京都）
  • 年月日: 2016-06-16
• [学会発表] 高脂肪酸による肥満・メタボリック病態における免疫プロテアソーム欠損の有益な効果． (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村博昭、臼井文武、唐澤直義、川島晃、笠原忠、鈴木幸一、岩﨑有作、矢田俊彦、高橋将文．
  • 学会等名: 第89回日本内分泌学会学術総会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2016-04-21
• [学会発表] 心血管病における無菌性炎症とインフラマソーム． (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋将文．
  • 学会等名: 第26回日本循環薬理学会
  • 発表場所: 信州大学（長野）