死細胞貪食に伴う脂質ストレスとNASH発症機構の解明

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K08667
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 伊藤 美智子 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (00581860)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: コレステロール / リソソーム / マクロファージ / 死細胞 / 線維化

研究実績の概要

非アルコール性脂肪性肝炎（NASH：non-alcoholic steatohepatitis）は肝細胞死の増加が特徴であり、死細胞を起点とする慢性炎症が病態形成に重要な役割を果たすと考えられている。研究代表者らは、死細胞をマクロファージが取り囲む病理学的構造（CLS：crown-like structure）を見出し、CLS構成マクロファージはCD11c陽性の疾患特異的マクロファージ亜集団であることを報告してきた。これまでにCD11c陽性マクロファージにはコレステロール蓄積とリソソームストレス増強が認められることを見出している。βシクロデキストリン（βCD）はコレステロールを包接して可溶化することができるが、細胞膜透過性が低く、細胞毒性が強いことが問題であった。βCDと線状高分子を組み合わせ、両端に酸分解性ストッパーを配することで超分子化したβCDポリロタキサンは、エンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれ、リソソームの酸性環境においてβCDを放出する。NASHモデルマウスに対してβCDポリロタキサンを6週間持続皮下投与したところ、肝細胞のコレステロール含量には変化がなかったが、CD11c陽性マクロファージのコレステロール含量が減少し、肝線維化が優位に改善した。CLSではリソソーム生合成を制御する転写因子TFE3（transcription factor E3）の核内移行が認められるが、βCDポリロタキサンによって核内移行が抑制され、CD11cやオステオポンチン、PDGFB（platelet derived growth factor B）などの線維化促進因子の発現が低下した。以上から、マクロファージのリソソームストレスを軽減することでNASHの病態形成が抑制されることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまでに細胞株を用いてコレステロール負荷によるリソソーム機能障害と炎症・線維化変化を検討してきたが、生体におけるマクロファージの活性化機構を明らかにするため、正常肝、脂肪肝それぞれから肝マクロファージの単離培養系を立ち上げた。トランスクリプトーム解析から、マクロファージが置かれていた微小環境によってコレステロール結晶に対する反応性が大きく異なることが明らかになった。クラスター解析ではリソソームストレスに対する応答は両群のマクロファージで認められたが、線維化に関わる因子の発現は脂肪肝由来マクロファージにおいてのみ誘導された。以上のような応答性の相違から、疾患特異的活性化機構の理解が深まることが期待される。

今後の研究の推進方策

脂肪肝マクロファージにおいてコレステロール過負荷が線維化促進因子を誘導する分子機構が重要であるため、トランスクリプトームデータからマクロファージの活性化を制御する上流因子を抽出する。培養細胞を用いて鍵となる因子の発現制御、下流因子の転写調節機構を明らかにする。また、遺伝子改変マウスを作成し、NASHモデルマウスに骨髄移植することでNASHの病態形成に対する影響を検討する。

次年度使用額が生じた理由

研究代表者の2024年1月の異動に伴って一旦実験を中断し、マウスや実験機器を移動する必要があったため、研究費の執行に遅れが生じた。現在、研究室内の実験設備、動物実験環境を整えているところであり、マウスの導入・繁殖ができ次第、新たに実験を開始する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Lysosomal cholesterol overload in macrophages promotes liver fibrosis in a mouse model of NASH (2023)
  • 著者名/発表者名: Itoh M, Tamura A, Kanai S, Tanaka M, Kanamori Y, Shirakawa I, Ito A, Oka Y, Hidaka I, Takami T, Honda Y, Maeda M, Saito Y, Murata Y, Matozaki T, Nakajima A, Kataoka Y, Ogi T, Ogawa Y, Suganami T
  • 雑誌名: J. Exp. Med. 巻: 220 ページ: e20220681
  • DOI: 10.1084/jem.20220681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Loss of KDM6B epigenetically confers resistance to lipotoxicity in nonalcoholic fatty liver disease-related HCC (2023)
  • 著者名/発表者名: Hatano M, Akiyama Y, Shimada S, Yagi K, Akahoshi K, Itoh M, Tanabe M, Ogawa Y, Tanaka S
  • 雑誌名: Hepatol. Commun. 巻: 7 ページ: e0277
  • DOI: 10.1084/jem.20220681
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hepatic FASN deficiency differentially affects nonalcoholic fatty liver disease and diabetes in mouse obesity models (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsukawa T, Yagi T, Uchida T, Sakai M, Mitsushima M, Naganuma T, Yano H, Inaba Y, Inoue H, Yanagida K, Uematsu M, Nakao K, Nakao H, Aiba A, Nagashima Y, Kubota T, Kubota N, Izumida Y, Yahagi N, Unoki-Kubota H, Kaburagi Y, Asahara S, Kido Y, Itoh M, Ogawa Y, Minami S, Terauchi Y, Tobe K, Ueki K, Kasuga M, Matsumoto M
  • 雑誌名: JCI Insight 巻: 8 ページ: e161282
  • DOI: 10.1172/jci.insight.161282
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 細胞死を起点とするNASHの病態理解と医学応用ー医工連携を通してー (2023)
  • 著者名/発表者名: 伊藤美智子、菅波孝祥
  • 学会等名: 第44回日本肥満学会・第41回肥満症治療学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] NASHにおけるマクロファージの脂質代謝変容とリソソームストレス (2023)
  • 著者名/発表者名: 伊藤美智子、菅波孝祥
  • 学会等名: 第96回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 非アルコール性脂肪性肝炎の病態を駆動するマクロファージ活性化機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 金井紗綾香、伊藤美智子、田中都、白川伊吹、菅波孝祥
  • 学会等名: 日本生化学会中部支部地方会
• [学会発表] NASH病態形成における脂肪毒性の理解と医学応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 伊藤美智子、菅波孝祥
  • 学会等名: 第9回肝臓と糖尿病・代謝研究会
  • 招待講演
• [備考] 名古屋大学環境医学研究所分子代謝医学分野
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/4/mmm/