2022 Fiscal Year Annual Research Report
ピルビン酸、乳酸とその受容体GPR31によるパイエル板貪食細胞の抗原捕捉制御
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22H02893
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | University of Shizuoka |
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Principal Investigator |
梅本 英司 静岡県立大学, 薬学部, 教授 (90452440)
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2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 粘膜免疫 / マクロファージ / 生理活性分子 / GPCR / パイエル板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腸管管腔には腸内細菌や食物抗原など様々な抗原に日常的に暴露されるとともに、病原性微生物の侵入部位となる。小腸パイエル板は外来抗原の通過口として機能するが、パイエル板貪食細胞による抗原取り込みの分子機構には不明な点が多い。申請者らは腸内細菌が産生するピルビン酸および乳酸が小腸粘膜固有層のCX3CR1+貪食細胞上のG蛋白質共役型受容体GPR31に結合することで、その樹状突起を伸長することを報告した。一方、パイエル板CX3CR1+貪食細胞は粘膜固有層のCX3CR1+細胞と表現型や機能が異なり、複数の細胞集団から成る。なかでもLysoDCは上皮細胞層直下に位置し、特にM細胞のポケット構造に樹状突起を伸長することで、M細胞を通過した抗原を捕捉する。GPR31は少なくともLysoDCに発現することから、GPR31欠損マウスにおけるLysoDCの樹状突起を観察したところ、GPR31欠損マウスでは、野生型マウスに比べて樹状突起を伸長するM細胞の割合が有意に減少した。また、M細胞を介して組織に侵入することが知られるリステリア菌をGPR31欠損マウスに経口投与したところ、野生型マウスに比べてパイエル板におけるLysoDCのリステリア菌取り込みおよびTh1細胞の減少が認められた。すなわち、GPR31を介したパイエル板LysoDCの抗原捕捉は、パイエル板における獲得免疫誘導に重要な役割を果たす可能性が考えられた。今後、GPR31シグナルが抗原特異的な免疫応答に果たす役割を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
パイエル板のCX3CR1+貪食細胞集団はLysoDCおよびLysoMacなど複数の細胞集団に分けられる。GPR31は少なくともLysoDCに高発現する。LysoDCは上皮細胞層直下に位置し、特にM細胞のポケット構造に樹状突起を伸長することで、M細胞を通過した抗原を捕捉する。野生型マウスおよびGPR31欠損マウスにピルビン酸を投与してM細胞ポケットに伸長するLysoDCの樹状突起を解析したところ、GPR31欠損マウスではLysoDCが樹状突起を伸長するM細胞の割合が減少した。野生型マウスでは、ピルビン酸能投与によりLysoDCが樹状突起を伸長するM細胞の割合が増加したが、GPR31欠損マウスではこの増加は認められなかった。
マウスにおいてパイエル板のM細胞から選択的に組織内に侵入することが知られるリステリア菌をGPR31欠損マウスに感染させたところ、GPR31欠損マウスではLysoDCによるリステリア菌の取り込みの低下が認められた。また、このときのT細胞を解析したところ、パイエル板および小腸粘膜固有層において、およびTh1の減少が認められた。すなわち、ピルビン酸－GPR31シグナルを介したパイエル板LysoDCの抗原捕捉は、パイエル板における獲得免疫誘導に重要な役割を果たす可能性が考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
パイエル板における抗原特異的な免疫応答におけるGPR31シグナルの役割：卵白アルブミン（OVA）を発現させたリステリア菌を作製し、野生型マウスおよびGPR31欠損マウスに感染させ、パイエル板や腸管粘膜固有層におけるOVA特異的なT細胞数を、MHCテトラマーを用いて解析する。また、これらのマウスからパイエル板LysoDCを単離し、OTII+ T細胞と共培養することでOVA特異的なT細胞応答を評価する。GPR31欠損マウスのリステリア菌に対する抵抗性についても解析を行う。またGPR31のリガンドであるピルビン酸を経口投与し、これらの作用が増強されるか解析する。
GPR31依存的にパイエル板で誘導されたエフェクターT細胞の動態解析：KikGRマウスは紫色光の照射で蛍光が緑色から赤色に変化する蛍光タンパク質を発現しており、特定の部位に紫色光を照射することで、細胞動態の追跡が可能である。パイエル板でGPR31依存的に誘導されたT細胞が粘膜固有層に移動してエフェクター機能を発揮する可能性を検討するため、GRP31欠損マウス × KiKGRマウスのパイエル板に紫色光を照射して、リステリア感染後のパイエル板T細胞の動態を解析する。
GPR31発現細胞集団およびその局在の解析：パイエル板においてGPR31は少なくともlysoDCに発現するものの、パイエル板にはCX3CR1+細胞集団は複数存在することから、GPR31の詳細な発現細胞やその局在については十分解析されていない。GPR31発現細胞の局在および形態を詳細に解析するため、GPR31-creマウスを作製し、GPR31発現細胞がTdTomatoを発現するマウスを作出する。このマウスをCX3CR1-GFPマウスと掛け合わすことで、パイエル板のGPR31発現細胞を生体内で可視化し、リステリア菌感染時における局在や形態を明らかにする。
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