自然免疫とグルココルチコイドホルモン代謝酵素による新たな生体防御機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K09792
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 齋 秀二 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 客員研究員 (50737872)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: グルココルチコイドホルモン代謝酵素 / 自然免疫 / １１ｂ－HSD1

Outline of Annual Research Achievements

我々は肺上皮細胞において、インフルエンザウイルス感染などによる自然免疫RIG-Iの活性化が、グルココルチコイド代謝酵素11b-HSD1の発現を誘導することを見出した。11b-HSD1の上昇は、細胞内グルココルチコイド作用増強を意味する。実際、自然免疫RIG-Iの活性化により、肺上皮細胞中のグルココルチコイド受容体（GR）の発現が誘導された。この結果は、中枢の視床下部-下垂体-副腎軸に依存しない、末梢組織での自律的なグルココルチコイド産生作用を示している。興味深いことに、11b-HSD1の発現は、内因性グルココルチコイドであるコルチゾールによって相乗的に上昇することを見出した。さらにグルココルチコイドターゲット遺伝子である肺サーファクタントDおよびグルココルチコイド誘導性ロイシンジッパー（GILZ）の発現も相加的に上昇を認めた。SP-Dは、抗インフルエンザウイルス作用を有し、GILZは制御性T細胞を誘導する重要な因子と考えられている。またRIG-Iとグルココルチコイドによるこれらの遺伝子発現誘導効果は、肺上皮細胞だけでなくマクロファージ系の細胞でも認められた。一般的にグルココルチコイドホルモンは、免疫抑制作用が主な働きと考えられている。しかし我々の得ている知見は、グルココルチコイドホルモンが免疫賦活作用を持つことを示唆している。特に自然免疫の作動するウイルス感染初期には、11b-HSD1を介して肺上皮細胞ではGILZやSP-Dの発現を誘導し、マクロファージ系細胞では炎症性サイトカインの上昇を促していることが確認された。本研究の成果は、ウイルス感染症時のグルココルチコイドホルモンの働きおよび生理的意義の解明に寄与する可能性があり、今後さらなる検討を行う。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究開始当初予定していた研究計画は、ほぼ順調に進んでいる。以下に主な知見を示す。11b-HSD1は、細胞内で不活型グルココルチコイドホルモンを活性型に変換し、グルココルチコイド作用を増強する働きがある。11b-HSD1はグルココルチコイドホルモン変換酵素としての働きだけでなく、最近11b-HSD1自身が炎症制御作用を有している可能性が報告されている。我々のグループも、11b-HSD1ノックアウトモデルを用いた実験で、11b-HSD1が炎症を制御している知見を得ている。そこで本研究においても、11b-HSD1阻害剤であるカルベノキソロンを用いてin vitro系の実験を行った。11b-HSD1を阻害すると、RIG-I誘導性サイトカインであるインターフェロンβの発現が上昇することを確認した（IFNβ）。このことはin vivoモデルの結果と合致し、11b-HSD1が炎症制御に強く関連することを示唆している。さらに11b-HSD1のsiRNAを用いて同様の検討を行った。In vitroにおける11b-HSD1のノックダウンにおいても、IFNβの上昇を認めたが、カルベノキソロンに比べて影響は軽度であり再評価が必要である。また11b-HSD1の機能解析を行うために、11b-HSD1過剰発現ベクターの作製を行った。この11b-HSD1ベクターを、内因性11b-HSD1の発現のない細胞にトランスフェクションしたところ、11b-HSD1の発現上昇を確認した。今後このベクターを使用して、過剰発現によるRIG-Iシグナルへの影響を調べる予定である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、以下3点に着目して検討を進める。①11b-HSD1ノックダウンによるRIG-Iシグナルへの影響の解明。②11b-HSD1過剰発現によるRIG-Iシグナルへの影響。③11b-HSD1によるGRへの新たな制御機構の解明。①については、11b-HSD1 siRNAシステムが確立しており、11b-HSD1によるグルココルチコイドとRIG-Iによる協調作用のメカニズムの解明を進める。ウイルス感染時には、グルココルチコイド感受性が上昇している可能性がある。11b-HSD1は、感受性を上昇させる重要な因子である可能性が高い。②については、作製した11b-HSD1過剰発現ベクターを用いて、RIG-Iシグナルが抑制されるのか、グルココルチコイド誘導遺伝子が誘導されるのか調べる。外因性11b-HSD1によりGRの活性化が促されるか調べる。③11b-HSD1は、主な作用としてGRへの活性型グルココルチコイドの供給量を増やす。我々の結果から、11b-HSD1がGRをターゲット遺伝子へ誘導する新たな機能を有していることが推測される。グルココルチコイドと結合したGRは、細胞質から核内へ移行するが、11b-HSD1がその移行を誘導している可能性がある。本研究では、その詳細なメカニズムの解明を進める。本研究を進めることにより、なぜ感染症時にグルココルチコイドが必要なのか、何が重要な因子なのか、その生理的意義が明らかになると考える。