皮膚アポトーシスに関与するstat3の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13670885
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐野 栄紀 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (80273621)
• 研究分担者: 吉良 正浩 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (90314335) ; 小澤 健太郎 大阪大学, 医学系研究科, 助手 (50301255) ; 板見 智 大阪大学, 医学系研究科, 助教授 (30136791)
• キーワード: Stat3 / 表皮角化細胞 / 組織特異的遺伝子破壊法 / アポトーシス / 紫外線 / 毛包成長 / 創傷治療 / BCL-XL

研究概要

我々は組織選択的に遺伝子をノックアウトする手技(Cre-loxP法)を用いて,EGFなどの刺激伝達に関与するシグナル伝達分子であるStat3を表皮特異的にノックアウトしたマウスを作成し,本分子の表皮角化細胞における機能を明らかにした。このStat3ノックアウトマウスは正常に誕生し,皮膚および毛包などの付属器の発生に異常は見られないが,皮膚創傷治癒の遅延および第2毛周期の欠落を認めた。培養細胞を用いた実験によりこのマウスの角化細胞は成長因子依存性の遊走能に障害が認められた一方,増殖能は正常に保たれていた。以上の結果により,Stat3は角化細胞の遊走に関わるシグナルの伝達に関与し,毛包成長や創傷治癒などに必須の分子であることを示唆した。Stat3マウスに紫外線UVBを照射したところ正常対照群に比べ著明なsunburn cellの形成をみた。この結果は,表皮角化細胞のStat3が紫外線ストレスによる細胞死に抵抗するanti-apoptoticな働きを担っていることを示唆した。さらにStat3の下流のanti-apoptotic molecule, Bcl-xLの表皮角化細胞特異的ノックアウトマウス(K5.Bcl-xL-/-)を作製し詳細に解析した。K5.Bcl-xL-/-マウスは正常に生まれ、一見皮膚及び付属器に異常を認めない。しかし表皮に多数のアポトーシス細胞を認めたことより、角化細胞においてBcl-xLはconstitutiveな生存に必要であると示唆された。一方紫外線(UV)B照射によるK5.Bcl-xL-/-マウス表皮のアポトーシス増加率は正常対象群のそれと同等であった。このことはBcl-xL以外の抗アポトーシスシグナルがUVB照射時に働きうることを示唆した。In vitroの系で、Bcl-xL角化細胞は成長因子を欠く培地で著明なアポトーシスを認めるもののHGFやEGFなどの成長因子の添加で細胞死が回避された。この効果はphosphoinositide 3-kinase(PI3K)の阻害剤であるワートマニンによって完全に阻害されたことよりBcl-xL-/-を欠損した角化細胞はPI3K/Aktグナル依存性にアポトーシスを回避できることを示唆した。一方正常角化細胞の生存はワートマニンに影響されなかった。HGF皮下注射によって、K5. Bcl-xL-/-マウスの表皮角化細胞のアポトーシスが回避出来た。逆にワートマニンの経皮投与によってK5. Bcl-xL-/-マウス表皮角化細胞のUVB感受性は著明に増強したが、正常マウスではそのような現象はみられなかった。UVB照射はリン酸化Aktの表皮基底細胞層から有棘細胞層への分布変化をひきおこし、これは空間的にBcl-xL協調作用、あるいはその代償性の機構がはたらいている可能性を示唆するものである。

研究成果

• [文献書誌] Sano S, Itami S, Takeda K, Tarutani M, Yamaguchi Y, Miura H, Yoshikawa K, Akira S, Takeda J.: "Keratinocyte-specific ablation of Stat3 exhibits impaired skin remodeling, but does not affect skin morphogenesis"EMBO J. 18. 4657-4668 (1999)
• [文献書誌] Sano S, Kira M, Takagi S, Yoshikawa K, Takeda J, Itami S.: "Two distinct signaling pathways in hair cycle inducation : Stat3 -dependent and -independent pathways"Proc Nail Acad Sci USA. 97. 13824-13829 (2000)
• [文献書誌] Sano S, Takahama Y, Sugawara T, Kosaka H, Itami S, Yoshikawa K, Miyazki J-I, van Ewijk W, Takeda J.: "Stat3 in thymic epithelial cells is essential for postnatal maintenance of thymic architecture and thymocyte survival"Immunity. 15. 261-273 (2001)
• [文献書誌] Sano S, Takeda J, Yoshikawa K, Itami S.: "Tissue regeneration : hair follicle as a model"J Invest Dermatol Proceedings. 6. 43-48 (2001)
• [文献書誌] Kira M, Sano S, Takagi S, Yoshikawa K, Takeda J, Itami S.: "Stat3 deficiency in keratinocytes leads to compromised cell migration through hyperphosphory lation of P130cas"J Biol Chem. 277. 12931-12936 (2002)
• [文献書誌] Jiro Umeda, Shigetoshi Sano, Kasuhiko Kogawa, Noboru Motoyama, Kunihiko Yoshikawa, Satoshi Itami, Gen Kondoh, Takeshi Watanabe, Junji Takeda: "In vivo cooperation between Bcl_XL and the phosphoinositide 3-kinase-Akt signaling pathway for the protection of epidermal keratinocytes from apoptosis"FASEB J. (In press). (2003)