2020 Fiscal Year Research-status Report

慢性タバコ煙曝露システムを用いた加熱式タバコエアロゾルによる肺傷害の解析

Research Project

Project/Area Number	20K08575
Research Institution	Juntendo University
Principal Investigator	佐藤匡順天堂大学, 医学部, 准教授 (10596993)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	瀬山邦明順天堂大学, 医学部, 教授 (10226681) 田島健順天堂大学, 医学部, 准教授 (50384102)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	加熱式タバコ / 肺気腫 / アポトーシス / 慢性閉塞性肺疾患(COPD) / 喫煙 / マイクロアレイ解析
Outline of Annual Research Achievements	肺気腫は主にタバコ煙の慢性曝露によって生じることが知られている。近年、加熱式たばこ（heated tobacco products; HTP）などの新しいたばこ関連製品が普及している。IQOSは日本で最も普及しているHTPであり、従来のたばこの煙（cigarette smoke; CS）よりも有害物質への曝露が低減されることが期待されている。IQOSについて、成分分析や細胞毒性の報告はあるが、生体における影響を示した報告は少ない。そこで我々は、IQOSの生体への毒性を明らかにするためにマウスを新鮮大気（対照）群、IQOS群、CS群に分け、それぞれの6か月の長期曝露実験を行い、解析を行った。 IQOS群では対照群と比較して体重増加が抑制され、その程度はCS群と同等であった。CS群ではBALFの総細胞数増加を認めたが、IQOSでは認めなかった。好中球数とリンパ球数はIQOS群、CS群ともに増加した。肺の形態解析ではIQOS群はCS群と同様に肺気腫を認めた。肺検体を用いたマイクロアレイによる網羅的遺伝子解析とパスウェイ解析の結果、IQOS群ではアポトーシス関連経路の有意な発現を認めた。肺から抽出したタンパクでウェスタンブロット解析を行い、IQOS群では対照群と比較してCytochrome c、Cleaved Caspase-9、Cleaved Caspase-3、Cleaved PARP1の有意な発現増加を認めた。IQOS群の肺組織では、一本鎖DNAとTUNEL陽性の肺胞上皮細胞が対照群よりも有意に多く認められた。以上より、IQOSの慢性曝露は肺気腫を誘発し、アポトーシスが主な機序である可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題のうち、マウスに対する慢性タバコ煙および加熱式タバコエアロゾル曝露実験に関しては、加熱式タバコによる肺気腫形成機序の詳細な解明をおこない、すでに英文論文を作成中の段階である。一連の実験を支えているタバコ煙曝露装置SG-300については、製造元である柴田科学との連携により、定期的なメンテナンスを実施することができ、実験を計画的に進捗することができた。以上の理由から本研究は概ね順調に進展していると考える。
Strategy for Future Research Activity	これまで得られている結果から、IQOSをはじめとする加熱式タバコの長期使用にともなう健康被害、とりわけ呼吸器系に対する傷害が懸念される。今回の実験系では、従来のタバコ使用と同様の肺気腫病態が起こることが示されたが、マイクロアレイによる網羅的遺伝子解析の結果、肺気腫に至るメカニズムは従来のタバコと加熱式タバコでは異なる可能性が示唆された。そうした差異が、煙あるいはエアロゾルに含有される成分の違いによって生じる可能性について、ヒト気道上皮細胞を用いて、プロピレングリコールやグリセロールといった加熱式タバコエアロゾルに多く含有される成分曝露の影響を詳細な解析する予定である。、さらに、マウスを用いた曝露実験については短期間曝露を含む時系列での解析を追加することで、従来のタバコ、加熱式タバコそれぞれによる肺気腫発症メカニズムを詳細に追究していきたい。
Causes of Carryover	当該年度においては、他の原資にて、実験消耗品の支出をまかなうことができたため、本研究費は主として実験助手雇用のための人件費にあてられることとなった。次年度においては、引き続き実験助手雇用のための人件費および実験消耗品費、さらに2021年11月に京都で予定されているアジア太平洋呼吸器学会（APSR）の旅費、参加費等への使用を予定している。