新たな視点から炎症病態の理解をめざす細胞の物性評価

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08794
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 植木 重治 秋田大学, 医学系研究科, 教授 (60361234)
• 研究分担者: 寺境 光俊 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (70251618)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 好酸球 / 好中球 / 物性 / 粘液 / 粘弾性 / 疎水性

研究実績の概要

好酸球や好中球は粘液内でETosisをきたしており、細胞外トラップは粘性を有していることがわかっている。そこで、ヒト末梢血から好酸球・好中球をそれぞれ高純度分離し、in vitroでETosisを誘導した。その後、培地を撹拌したのちに培養液を除去して、死細胞を凝集体として回収した。この外観は対照的で、好酸球は茶褐色を帯びた不整形の凝集体となり、好中球は白色の柔らかい痰のような凝集体を形成した。
この死細胞の集合体の物理学的な性状(物性）をCT値、乾燥重量、疎水性、粘弾性という観点から定量することを試みた。この結果、CT値、乾燥重量、疎水性がいずれも好酸球で高く、副鼻腔粘液の性状ともほぼ一致した。また、レオメーターで測定した粘弾性も、せん断速度が高くなるほど粘性が低下する非ニュートン流体の特徴を示した。これらのことから、気管支や副鼻腔に増加した顆粒球の活性化と細胞外トラップの形成は、細胞のみで臨床的な粘液と同様の物性を呈しうることが想定された。
崩壊した好酸球・好中球を凝集せしめるのはクロマチンからなる細胞外トラップだが、この線維はDNA分解酵素：DNaseで溶かすことができる。さらに、ヘパリンの濃度・時間依存性に細胞外トラップが弛緩することが観察された。これはヘパリンとヒストンの相互作用によるものであり、構造変化は電子顕微鏡でも確認された。ヘパリンが細胞外トラップを構造を「ほぐす」のみならず、DNaseの分解作用を促進すること、さらに、実際の副鼻腔粘液でもDNaseとヘパリンが粘性を改善することを見いだし、新しい性粘液の治療戦略として有望であることを示した。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard Medical School
• [国際共同研究] Federal University of Juiz de Fora(ブラジル)
  • 国名: ブラジル
  • 外国機関名: Federal University of Juiz de Fora
• [雑誌論文] Rapidly progressive mucus plugs in allergic bronchopulmonary mycosis (2024)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, Osamu、Igarashi, Akira、Sato, Kento、Inoue, Sumito、Yokoyama, Ryuto、Nakane, Masaki、Kodama, Sahoko、Hasegawa, Ryo、Ueki, Shigeharu、Yaguchi, Takashi、Watanabe, Akira、Watanabe, Masafumi
  • 雑誌名: Journal of Asthma 巻: in press ページ: 1～6
  • DOI: 10.1080/02770903.2024.2312429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aggregated eosinophils and neutrophils characterize the properties of mucus in chronic rhinosinusitis (2024)
  • 著者名/発表者名: Miyabe Yui、Melo Rossana C.N.、Weller Peter F.、Ueki Shigeharu et al.
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2023.11.925
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Eosinophil extracellular trap formation in the giant papillae of atopic keratoconjunctivitis and vernal keratoconjunctivitis (2024)
  • 著者名/発表者名: Onoue Miki、Saga Akiko、Adachi Keisuke、Asada Yosuke、Hirakata Toshiaki、Iwamoto Satoshi、Ueki Shigeharu、Ebihara Nobuyuki、Matsuda Akira
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 73 ページ: 177～179
  • DOI: 10.1016/j.alit.2023.10.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fungi and immune response: An update (2023)
  • 著者名/発表者名: Ueki Shigeharu
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 72 ページ: 491～492
  • DOI: 10.1016/j.alit.2023.09.004
• [雑誌論文] Eosinophil-derived galectin-10 upregulates matrix metalloproteinase expression in bullous pemphigoid blisters (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato Takahiko、Chiba Takahito、Nakahara Takeshi、Watanabe Ken、Sakai Sawako、Noguchi Natsuko、Noto Mai、Ueki Shigeharu、Kono Michihiro
  • 雑誌名: Journal of Dermatological Science 巻: 112 ページ: 6～14
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2023.07.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charcot‐Leyden crystals in tissues (2023)
  • 著者名/発表者名: Sasaki Tomoko、Suzaki Isao、Ueki Shigeharu
  • 雑誌名: Clinical and Translational Allergy 巻: 13 ページ: e12275
  • DOI: 10.1002/clt2.12275
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Allergic fungal rhinosinusitis: What we can learn from allergic bronchopulmonary mycosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Tsuguhisa、Miyata Jun、Inoue Natsuki、Ueki Shigeharu
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 72 ページ: 521～529
  • DOI: 10.1016/j.alit.2023.06.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Charcot-Leyden crystals in kidney (2023)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Saki、Sugiura Takeshi、Hakamata Suzu、Hattori Soken、Murakami Yoichi、Hasegawa Ryo、Matsushima Hideki、Ito Yukinobu、Ueki Shigeharu
  • 雑誌名: Kidney International 巻: 104 ページ: 206～206
  • DOI: 10.1016/j.kint.2023.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Presence of eosinophil extracellular trap cell death in the affected skin of eosinophilic granulomatosis with polyangiitis (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami Tamihiro、Yokoyama Kae、Ikeda Takaharu、Tomizawa Hiroki、Ueki Shigeharu
  • 雑誌名: The Journal of Dermatology 巻: 50 ページ: 551～555
  • DOI: 10.1111/1346-8138.16656
  • 査読あり
• [学会発表] Aggregated ETotic Eosinophils Characterize Airway Mucus Properties. (2023)
  • 著者名/発表者名: Ueki, S., Miyabe, Y., Fukuchi, M., Tomizawa, H., Jikei, M., Matsuwaki, Y., Arima, M., Moritoki, Y., Takeda, M., Tanabe, N., Yamada, T., Asano, K., Melo, R.C.N. and Weller, P.F.
  • 学会等名: 12th Biennial Symposium of the International Eosinophil Society, July, Hamilton, Canada.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 細胞外トラップと肺・気道疾患 (2023)
  • 著者名/発表者名: 植木重治
  • 学会等名: 第63回日本呼吸器学会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 好酸球集団の物性を評価する (2023)
  • 著者名/発表者名: 植木重治，宮部 結，松脇由典
  • 学会等名: 第４回日本喘息学会総会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞の個と集団から見直す難治性中耳炎 (2023)
  • 著者名/発表者名: 植木重治，富澤宏基，宮部 結，安部智恵，山田武千代
  • 学会等名: 第33回日本耳科学会総会・学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 粘液栓形成と炎症細胞 (2023)
  • 著者名/発表者名: 植木重治
  • 学会等名: 第72回日本アレルギー学会学術集会
  • 招待講演
• [備考] 難治性アレルギー疾患で「固い粘液」が作られる仕組みと新しい治療法の可能性を示す
  • URL: https://www.akita-u.ac.jp/honbu/event/item_mix_4078.html