吸入性粒子状物質によるアレルギー性炎症の発症機序の解析

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24591145
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 黒田 悦史 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授 (10299604)
• 研究分担者: 森本 泰夫 産業医科大学, 産業生態科学研究所, 教授 (30258628)
• キーワード: 粒子状物質 / シリカ / アラム / ダメージ関連分子パターン / IgE

研究概要

アレルギー性疾患の増加は社会問題の一つとなっており、その原因の解明と効果的な治療法の開発が急務とされている。アレルギー性疾患の増加の要因として生活環境における化学物質の増加などが考えられており、特に産業の発達とともに産出されてきた様々な微小粒子状化学物質のアレルギー性疾患への関与が示唆されている。最近では微小粒子状物質の一つであるPM2.5が健康被害を引き起こすとしてその影響が懸念されている。粒子状物質はアレルゲンとは異なり、それ自身は抗原とはならない。しかしながら粒子状物質を抗原とともに感作することで、その抗原に対する免疫応答を増強させるアジュバント効果を有することが知られている。興味深いことに、粒子状物質の多くがアレルギー反応の原因となるTh2型免疫反応を誘導することが報告されており、粒子状物質によるTh2アジュバント効果と近年のアレルギー性疾患の増加との関連が示唆されている。しかしながら、粒子状物質がどのような機構で免疫反応を活性化し、Th2型免疫反応を誘導するかについては明らかにされていない。
本年度では、粒子状物質であるアルミニウム塩やシリカ、酸化ニッケル粒子をマウスの肺に注入することで誘発されるアレルギー性炎症についてin viviを中心に解析を行った。粒子を気管内注入し、抗原を曝露することで多量の抗原特異的なIgEが誘導された。種々の遺伝子欠損マウスでの解析の結果、この現象にはpro-allergic cytokineであるIL-33やTSLPは関与しておらず、IgEの誘導はMyD88依存性であった。粒子の肺への注入により、ダメージ関連分子パターン（DAMPs）として宿主のDNAやIL-1αが誘導され、これらがそれぞれ肺の炎症やIgE産生誘導に関与していた。
これらの結果から、粒子状物質によって肺において誘導されるDAMPsがTh2型免疫応答の活性化やIgEの誘導に関与していることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度の課題であるin vivoの解析を立ち上げることができ、さらに遺伝子欠損マウスでの実験結果により、粒子によって誘導されるアレルギー性炎症の原因因子を特定することができた。このことは当初の計画以上に研究が進展していることを意味している。

今後の研究の推進方策

２５年度はin vivoの実験系を立ち上げることに成功し、さらに粒子により誘導されるアレルギー性炎症を引き起こす原因因子を特定することができた。しかしながら、どのような機序でどのような機序でこれらの因子が産生されるのか、さらにこれらの因子がアレルギー性炎症の主要因子の一つであるIgEを誘導するメカニズムも明らかにされていない。
２６年度は、主にこれら原因因子の誘導機構やIgE産生に関与するメカニズムについて解析を行う予定である。
実験手法としては、最近我々が確立した肺胞マクロファージや肺胞II型上皮細胞の培養系を用い、in vitroにて粒子に対する影響を解析する。その際に主にDNAの放出やIL-1αの産生に着目する。さらにそれらの誘導に関与するシグナル伝達経路についても検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Nonagonistic Dectin-1 ligand transforms CpG into a multitask nanoparticulate TLR9 agonist. (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kobiyama, T. Aoshi, H. Narita, E. Kuroda, M. Hayashi, K. Tetsutani, S. Koyama, S. Mochizuki, K. Sakurai, Y. Katakai, Y. Yasutomi, S. Saijo, Y. Iwakura, S. Akira, C. Coban, K. J. Ishii
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences USA 巻: 111 ページ: 3086-3091
  • DOI: 10.1073/pnas.1319268111.
  • 査読あり
• [雑誌論文] MafB promotes atherosclerosis by inhibiting foam-cell apoptosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hamada, M. Nakamura, M. T. Tran, T. Moriguchi, C. Hong, T. Ohsumi, T. T. Dinh, M. Kusakabe, M. Hattori, T. Katsumata, S. Arai, K. Nakashima, T. Kudo, E. Kuroda, C. H. Wu, P. H. Kao, M. Sakai, H. Shimano, T. Miyazaki, P. Tontonoz, S. Takahashi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 20 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1038/ncomms4147.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prostaglandin E2 is critical for the development of niacin-deficiency-induced photosensitivity via ROS production. (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Sugita, A. Ikenouchi-Sugita, Y. Nakayama, H. Yoshioka, T. Nomura, J. Sakabe, K. Nakahigashi, E. Kuroda, S. Uematsu, J. Nakamura, S. Akira, M. Nakamura, S. Narumiya, Y. Miyachi, Y. Tokura, K. Kabashima
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/srep02973.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pulmonary toxicity of printer toner following inhalation and intratracheal instillation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morimoto, T. Oyabu, M. Horie, T. Kambara, H. Izumi, E. Kuroda, O. Creutzenberg, B. Bellmann, G. Pohlmann, S. Schuchardt, T. Hansen, H. Ernst
  • 雑誌名: Inhalation Toxicology 巻: 12 ページ: 679-690
  • DOI: 10.3109/08958378.2013.835010.
  • 査読あり
• [雑誌論文] D1-like dopamine receptors antagonist inhibits cutaneous immune reactions mediated by Th2 and mast cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mori, K. Kabashima, S. Fukamachi, E. Kuroda, J. Sakabe, M. Kobayashi, S. Nakajima, K. Nakano, Y. Tanaka, S. Matsushita, M. Nakamura, Y. Tokura
  • 雑誌名: Journal of Dermatological Science 巻: 1 ページ: 00112-00116
  • DOI: 10.1016/j.jdermsci.2013.03.008.
  • 査読あり
• [雑誌論文] ワクチンアジュバントの功罪と開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田悦史、石井健
  • 雑誌名: 感染・炎症・免疫 巻: 43 ページ: 74-77
• [雑誌論文] 粒子アジュバントの生体への影響 ワクチンアジュバントからDAMPs、大気汚染物質まで (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田悦史
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 31 ページ: 34-40
• [学会発表] 粒子状物質の生体への影響 ～内因性アジュバント（DAMPs）とアレルギー～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒田悦史
  • 学会等名: 第13回肺分子病態研究会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20140111-20140111
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of particulate-induced pulmonary allergic inflammation (2013)
  • 著者名/発表者名: Etsushi Kuroda and Ken J Ishii
  • 学会等名: 第42回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 20131211-20131213
• [学会発表] 粒子状物質により誘発される肺の炎症の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田悦史
  • 学会等名: 第20回日本免疫毒性学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130912-20130913
• [学会発表] DMXAA, a vascular disruptive agent, is a potent inhibitor of prostaglandin synthesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Etsushi Kuroda, Keiichi Ohata and Ken J Ishii
  • 学会等名: 15th International Congress of Immunology
  • 発表場所: イタリア ミラノ
  • 年月日: 20130822-20130827
• [学会発表] DMXAA, a vascular disruptive agent, is a potent inhibitor of prostaglandin synthesis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Etsushi Kuroda, Keiichi Ohata and Ken J Ishii
  • 学会等名: The Joint International Meeting of The 78th Meeting of the Japanese Society of Interferon and Cytokine Research, The 21st International Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages 2013
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130521-20130522
• [学会発表] 粒子（アラム）アジュバント (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田悦史
  • 学会等名: 第２３回感染研シンポジウム 次世代型感染症ワクチンの戦略構想と展開 ―開発とレギュレーション－
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20130521-20130521
  • 招待講演