熊本大学学術リポジトリ
Kumamoto University Repository System
Title マウス敗血症性腹膜炎モデルを用いた敗血症における免
疫応答の解析
Author(s) 渡邉, 弘之 Citation
Issue date 2006‑03‑24
Type Thesis or Dissertation
URL http://hdl.handle.net/2298/8125
Right
学位論文
Doctor1sThesis
マウス敗血症性腹膜炎モデルを用いた敗血症における免疫応答の解析
(Analysisofimmuneresponseduringsepsisusingamunne modelofsepticperitonilis)
渡邉弘之 HiroyukiWatanabe
熊本大学大学院医学研究科博士課程外科系専攻整形外科学
指導:伊藤隆明教授 指導:水田博志教授 指導:高木克公前教授
2006年3月
学位論文
Doctor1sI11esis
論文題名:マウス敗血症性腹膜炎モデルを用いた敗血症における免疫応答の解析 (Analysisofimmuneresponseduringsepsisusingamurine
modelofsepticperitonitis)
著者名:
(単名)
渡邊弘之 HiroyukiWatanabe
指導教員名 伊藤
水田 高木
隆明教授 博志教授 克公前教授
審査委員名 細胞病理学担当
微生物学担当 病態情報解析学担当 免疫職別学担当
裕章雄治 元孝喜泰
由屋池東村竹赤安西 授授授授教教教教
2006年3月
目次
46901 一一一11 一一一一一 一一一一一 一』P一一 一一一一一 一一一一一 一一一『一 一一一一一 一一一一一 一一一一一
一一一一一』一一一一 一一一■一 一一一一一
一一一一一一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一
』一一』一一一一一一 』一一←一 一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一 『一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一 一一一一一
一一一一一一一一一一』一一一一 一一一』一一一一一一 一一一一一 一一川一一 一昨如一攪 鮨』『洲畷
序論一一一一-----------------------------------13 敗血症-------13 免疫機構とThl/Th2バランスーーーーーーーーーーーーーーーーーーー---13 サイトカイン応答を介在する因子---15 研究1について--------------------------------19 研究2について-----一一一一------------------------19 第I章
12345
’’一’- 111II
第Ⅱ章実験材料および方法 ---20
Ⅱ-1マウスーーーーーーーーーーーーーーー-----------------------20
Ⅱ-2マウス敗血症性腹膜炎モデル--------20
Ⅱ-3細胞分離一-------22
Ⅱ-4invitroでの白血球の殺菌活性の評価一---23
Ⅱ-5細胞培養一一一一----------------------------------23
Ⅱ-6スーパーオキサイド産生一一------------------------24
Ⅱ-7サイトカイン、MPOの測定一------------------------25
Ⅱ-8血液生化学-------25
Ⅱ-9ウエスタンプロット法一---------------------------25
Ⅱ-10免疫細胞化学-----------------26
Ⅱ-11フローサイトメトリー------------------------------26
2
Ⅱ-12統計解析 ------------------------------------26
第Ⅲ章実験結果一----------------28
Ⅲ-1研究1の結果-----------28
m-1-1マクロフアージによるサイトカイン、ケモカイン産生---28 m-1-2マクロファージがT細胞に与える影響一-----------28 m-1-3invitroでのマクロフアージの殺菌活性------------31 m-1-4CLPにおける殺菌活性の差-------------31
m-1-5CLPにおける局所、全身での炎症反応一-------34
m-1-6CLPにおける致死率一一一一一一-----------------34 m-2研究2の結果一一一---------------------------41 m-2-1SOCS5TgマウスのCLPに対する生存率改善一---41
m-2-2SOCS5Tgマウスにおける細菌除去能増幅一---41
m-2-3SOCS5Tgマウスにおける増幅された局所炎症一---45
m-2-4CD4+T細胞移入による自然免疫応答増幅---49
m-2-5SOCS5TgマウスにおけるT細胞の`性質一---52
m-2-6SOCS5Tgマウスで弱められた腎障害---52
考察一一一一一一一一一一一---------------------------57 研究1について---------------一一一一一---57
研究2について一一一一一一--------59 第Ⅳ章 Ⅳ-1 Ⅳ-2 結語-------63 第V章
引用文献 -------一一一一一一-----------------------------64
3
 ̄ 曰
要
敗血症は重篤な病気であり、その致死率は様々な研究が行われているにも 関わらずこの数+年改善していない。そこで、我々はマウス敗血症性腹膜炎 モデルを用いて、敗血症の免疫機序を解明する事により敗血症の新たな治療 への展望を開こうとしている。敗血症の宿主に起こるイベントとして特に 我々は敗血症性腹膜炎中の自然免疫応答に注目した。すなわち、白血球の動 態とそれに影響を与えるサイトカイン、サイトカイン応答を介在するJAK‐
SFXT(januskinase-signaltransducerandactivator)経路、JAK-SFKT経路を制 御するSOCS(suppressorofcytokinesignaling)タンパクについて解析した。
また、従来獲得免疫に関わると考えられていたT細胞の自然免疫応答への介 入について検討した。
それぞれ典型的なThLTh2タイプの応答をするマウスであるC57BL/6と BALB/cでは、敗血症‘性腹膜炎による致死率が異なる印象がある。まず研究1 では、両系統マウスのマクロファージの自然免疫応答の特徴を調べ、敗血症 性腹膜炎に対する感受,性に差がある事を証明した。次にSmT6の活性化を抑 制するSOCS5に注目した。研究Zでは、SOCS5が敗血症性腹膜炎における 自然免疫応答に与える影響を調べ、SOCS5のT細胞における過表示が宿主に とって有益に働いている事を示した。
研究1について簡潔に述べる。C57BL/6のマクロフアージはLPS
(lipopolysaccharide)もしくはMALP-2(macrophage-activatinglipopeptide-2)
刺激により、BALB/cに比べTNFq(tumornecrosisfactorq)、IL(interleukin)
-12を多く産生した。C57BL/6のマクロフアージによるIL-1Z産生の増幅は、
CD4+T細胞によるIFNY(interferonY)産生を増加させ、IL-13産生を減少さ せた。LPSもしくはMALP-2刺激によりC57BL/6マクロフアージは殺菌分子 であるライソゾーム酵素、NO(nitricoxide)を産生したが、BALB/cマクロ
ファージでは産生されなかった。殺菌活性はC57BL/6マクロフアージに比べ
4
BALB/cマクロファージで障害されていた。CLP(cecalligationandpuncture)
による敗血症性腹膜炎において、BALB/cは腹腔内浸出白血球が多く腹腔内 サイトカイン、ケモカインレベルも高いにもかかわらず菌を除去できなかっ た。BALB/cでは血漿及び肝においてもサイトカイン、ケモカインレベルが 増加し、急性期蛋白増加の見られる強い全身`性炎症が起こった。最後に、
BALB/cマウスはC57BL/6に比べCLPでの致死率が高かった。このように、
マクロファージの自然免疫反応は両系統において差があり、その事がThL Th2タイプの獲得免疫の分化に影響しているものと考えられる。C57BL/6マ
ウスは局所応答が優れているため全身の炎症が軽減し、敗血症による死に耐 え得るように思われる。
研究2について簡潔に述べる。T細胞特異的にSOCS5が過表示された
SOCS5Tg(transgenic)マウスはWT(wildtype)マウスに比べ敗血症性腹膜炎 中の致死率が低かった。vivoでの実験でSOCS5Tgマウスの腹腔内IL-1Z、IFNY、
TNFαレベルはWTより増加し、腹腔内細菌負荷がSOCS5Tgマウスの方が有 意に低いという結果から、SOCS5Tgマウスにおいて自然免疫応答が増幅にさ
れており、このため生存率が上昇したものと思われた。vitroでの好中球、マ クロファージの殺菌活性は、SOCS5Tgマウスにおいて増幅されていた。
SOCS5Tgマウスから得たCD4+T細胞をT、B細胞欠損RAG-2KO(recombination activatinggene2knockout)マウスに養子免疫伝達した結果、CLP後の腹腔内 サイトカインレベルはコントロールに比べ増加した。SOCS5TgのCD4+T細
胞を移入されたマウスは殺菌能が増幅され、その結果CLP後の生存率が改善 した。このように、T細胞におけるSOCS5の過表示がCLPによる敗血症1ft 腹膜炎中の自然免疫を増幅させる事が証明された。
敗血症における自然免疫応答でのThl/Th2バランスの理解や新たに分かっ たT細胞の役割は、敗血症の管理を進歩させ、長く改善しなかった致死率を 減少させる礎となるだろうと期待している。
5
ABSTRACT
Sepsisisasevereillness,anditsmortalityratehasnotimprovedoverthepastthree decades,whereasmanyprospectivestudieshavebeentriedThere,wemakeeffOrts topresentnewtherapeutichorizonsofinterventiontowardsepsis,usingaseptic peritonitismodelofmice、Variousevemsoccurinseptichosts,weespeciallytook noticeoninnateimmuneresponseduringsepticperitonitisamongthemNamely,
weanalyzeddynamicstateofleukocytes,cytokinesthathaveimpactsonleukocytes,
JAK-STATOanuskinase-signaltransducerandactivator)pathwaythatmediates cytokineresponse,SOCS(suppressorofcytokinesignaling)proteinsthatregulate JAK-STATpathway
C57BL/6andBALB/cmiceareprototypicaIThl-andTh2-typemousestrains respectively,andtheirsusceptibilityinsepticperitonitisappearedtobedifferentfrom eachother・Inthelststudy,westudiedthefimctionofmacrophagesfromboth strainsanddemonstratedthedifferentcharacterscreatingalterationofsusceptibility tosepticperitonitisSubsequently,weattendedtotheregUlationofSTAT6 activationbySOCS5・Inthe2ndstudy,westudiedtheroleofSOCS5ininnate immuneresponseduringsepticperitonitisanddemonstratedthatSOCS5 overexpressedinTcellsplayabeneficialroleinseptichosts、
Summarizinglststudy,macrophagesfromC57BL/6miceproducedhigherlevels ofTNFq(tumornecrosisfactorq)andlL(interleukin)-12thanthosefromBALB/c miceafierstimulationwithMALP-2(macrophage-activatinglipopeptide-2,a syntheticTLR-21igand)orLPS(lipopolysaccharide,aTLR-41igand).The augmentedIL-12productionbyC57BL/6macrophagesincreasedlFNY(interferonY)
and,incontrast,decreasedlL-13productionbyCD4+Tcells・Onstimulationwith MALP-2orLPS,C57BL/6macrophagesproducedlysosomalenzymeandNO(nitric oxide),effectormoleculesfOrbacterialkilling,whereasBALB/cmacrophagesdid
6
not・BactericidalactivityofBALB/cmacrophageswasimpairedrelativeto C57BL/6macrophageswhencellswereinfectedwithlivebacteriaノ〃vjrro・Ina murinemodelofsepticperitonitisinducedbyCLP(cecalligationandpuncture),
BALB/cmicefailedtofacilitatebacterialclearancerelativetoC57BL/6micedespite anaugmentedperitonealleukocyteinfiltrationthatwasassociatedwithincreased peritoneallevelsofcytokines/chemokines.BALB/cmiceexhibitedincreased plasmaandhepaticlevelsofcytokines/Chemokines,resultinginanexaggerated systemicinflammationasdeterminedbyacute-phaseproteinsFinally,BALB/c micewerevulnerabletoCLP-inducedlethalityrelativetoC57BL/6mice・
Altogether,innateimmuneresponseofmacrophagesisdifferentbetweenthese mousestrains,whichmayaffectthedevelopmentofThlandTh2adaptiveimmunity inthesestrainsReducedsystemicinflammatoryresponseinC57BL/6micethat mayresultfromaneminentlocalresponseappearstobebeneficialduringsepsis.
Summarizing2ndstudy,micewithaceu-specificoverexpressionofSOCS5inT cells(SOCS5transgenic=SOCS5Tg)wereresistanttothelethalityrelativetothe WT(wild-type)mice・Thiswasmostlikelyduetotheenhancedinnateimmunityin SOCS5Tgmice,asbacterialburdeninSOCS5Tgmicewassignificantlylowerthan WTmice・Accumulationofneutrophilsandmacrophageswasaugmentedin SOCS5Tgmice,aneventthatwasaccompaniedbyincreasedperitoneallevelsoflL‐
12,IFNYandTNFoLInvitrobactericidalactivitiesofmacrophagesandneutrophils wereenhancedinSOCS5Tgmice・BothneutrophilsandmacrophagesfromWT miceadoptedenhancedbacterialkillingactivitywhenco-culturedwithCD4+Tcells fromSOCS5Tgmice,relativetoCD4+TcellsfromWTmice.Adoptivetransferof SOCS5Tg-CD4+TcellsintoTandB-ceudeficientRAG-2-/‐(recombination activatinggene-2knockout)miceresultedinaugmentedleukocyteinfiltrationand increasedperitoneallevelsoflL-12,IFNYandTNFqafterCLRascomparedtothe controlsFurthermore,CLP-inducedbacterialburdeninRAG-2-/-miceharboring SOCS5Tg-CD4+Tcellswassignificantlyreducedrelativetothecontrols・These
7
findingsprovideevidencethatinterventionofSOCS5expressioninTcellsaffects innateimmunity,whichhighlightanovelroleofTcellsduringsepsis・
DevelopingagraspofThl/ThZbalanceandnovelfindingsofTcellsininnate immuneresponseduringsepsisprovidenewprospectthatprogressthemanagement ofsepsis,filrthermore,serveasafOundationfOrameliorationoflethality.
8
発表論文リスト
1.H・Watanabe,K・Numata,T,Ito,KTakagi,andA・Matsukawa InnateimmuneresponseinThl‐andTh2-dominantmousestrains
ShodM2(5):460-466,2004
2.H・Watanabe,M,Kubo,K・Numata,K・Takagi,H・Mizuta,SOkada,T・Ito,andA・
Matsukawa
OverexpressionofSuppressorofCytokineSignaling-5inTCellsAugmentslnnate lmmunityduringSepticPeritonitis
JhIi""""oL177:8650-8657,2006
3.A、Matsukawa,SKudo,T・Maeda,K、Numata,H・Watanabe,K、Takeda,SAkira,
andTIto
Stat3inResidentMacrophagesasaRepressorProteinoflnHammatoryResponse Jhlz〃""oL175(5):3354-3359,2005
4K.Numata,MKubo,H・Watanabe,K・Takagi,H・Mizuta,S・Okada,S・LKunkel,
T、Ito,andA、Matsukawa
OverexpressionofSuppressorofCytokineSignaling-3inTcellsExacerbates Acetaminophen-inducedHepatotoxicity
JbIj7Z"0""OL(inpress)
9
謝辞
本研究は、松川昭博教授(岡山大学大学院医歯薬総合研究科病態探究医学 分野)のご指導のもとに実施しました。研究の機会を賜り、温かいご指導を 頂きました事に心より感謝申し上げます。
研究を実施するにあたり、伊藤隆明教授(熊本大学大学院医学薬学研究部 機能病理学分野)、高木克公名誉教授、水田博志教授(同運動骨格病態学分 野)、安東由喜雄教授(同,情報解析学分野)にも多大な御指導を頂きました。
心より感謝申し上げます。
また、沼田亨祐先生(機能病理学分野,現国立病院機構熊本医療センター 整形外科)、前田貴子氏、加賀矢問元子氏、工藤信次氏(機能病理学分野)
にも、大変お世話になりました。
本研究で使用したSOCS5トランスジェニックマウスは久保允人先生(理 化学研究所免疫・アレルギー科学総合研究センター)より、RAG-2ノックア
ウトマウスは岡田誠治教授(熊本大学エイズ学研究センター予防開発分野)
より御供与いただきました。
御協力を頂きましたすべての方々に、心より御礼申し上げます。
最後に、私の心の支えである家族と両親に、感謝の気持ちを記したいと思 います。
10
略語一覧
APF:aminophenylfluorescein
BSA:bovineserumalbumin
BUN:bloodureanitrogen CFU:colonyfOrmingunit
CLP:cecalligationandpuncture
conA:concanavalinA
ELISA:enzyme-linkedimmunosorbentassay
FCS:fetalcalfserum
HRP:horseradishperoxidase lFNY:intelferonY
IL-10,12,13:interleukin-10,12,13 JAK:januskinase
LPS:lipopolysaccharide
MALP-2:macrophage-activatinglipopeptide-2 MIP-2:macrophageinflammatoryprotein-Z MPO:myeloperoxidase
NO:nitricoxide
PBS:phosphatebufferedsaline PF:peritonealHuid
RAG:recombinationactivatinggene
RPMI1640:RosewellParkMemoriallnstituel640培地 SmdIT:signaltransducerandactivatoroftranscription SOCS:suppressorofcytokinesignaling
Tg:transgenic
TLR:toll-likereceptor
11
TNFα:tumornecrosisfactorq
TSA:tryptosesoyagar WT:wildtype
12
I序論
1-1敗血症
敗血症は主に肺、尿路、腹部から感染し、毒素産生細菌の血流への流入に より引き起こされる重篤な感染症であり予後不良の疾患で、手術や外傷後の
ICUでの死の主要な原因である(1-3)。敗血症は侵入した病原体を不活化し除 去する為に強い局所炎症で始まる(4)(5)。感染に対する最初の防御線が自然
免疫応答であり、そこでは好中球やマクロファージの様な白血球が必要不可
欠で、これらの細胞が感染微生物を効果的に除去する(6)。しかし炎症反応が
過剰であると、それは病的な反応となり宿主に損傷を与え死に至らしめる。
すなわち炎症、抗炎症のバランスが重要である(7)。
文献によって多少の違いはあるが、敗血症の致死率は高くこの数十年変わ
らない。特に敗血症性腹膜炎の致死率は60-80%とされている(8,9)。そこで ステロイドや抗エンドトキシン抗体治療、抗サイトカイン療法(10)などが試
みられてきたが、いまだ十分な効果は得られていない。現在でも様々な研究 が行われているが、その中の一つに当講座前助教授の松川らが行っている、
マウス敗血症の確立されたモデルであるCLPがある(11)。我々は、CLPによ
り引き起こされた敗血症`性腹膜炎を解析する事により、敗血症の治療の新た な展望を開こうと試みた。
1-2免疫機構とThl/Th2バランス
免疫機構は自然免疫と獲得免疫からなり、様々な感染微生物から体を守る。
自然免疫は非特異的であり、感染を小局所にとどめ宿主を守る第一の防御線 として働く(5)。獲得免疫は特定の病原体に対し特異的でありより強力で、二
つのタイプの応答、すなわちThLTh2という異なるサイトカイン分泌パタ
13
_ンに基づいた分類をされている(1Z,13)。Thl、Th2とはヘルパーT細胞の
サブファミリーであり、それぞれの分泌するサイトカインをタイプ1,2サ イトカインと呼ぶ。またこの分泌パターンの偏りによってタイプ1,2応答 と呼ぶ。エピデンスが示すように敗血症においてタイプ1サイトカインであ るIL-12、タイプZサイトカインであるIL-10、13を含むサイトカインが様々
な炎症反応を制御している(14-17)。Thlは炎症を促進する方向に働き、Th2
は炎症を抑制する方向に傾く。Thl/Th2バランスは感染症を含む多くの病気
の転帰にとって重要である事が示されてきた(18)。これらのサイトカインの 多くはJAK-Sm4XT経路を介して生物学的機能を表す(19)(20)。またサイトカ
イン信号伝達を抑制的に制御するSOCSのようないくつかの機序が最近同定 されてきた。
マウスのThl/Th2バランスにおいて遺伝的背景も重要である(21,22)。
C57BL/6のT細胞は優先的にThlサイトカインを産生(IFNg↑、IL-4↓)し、
BALB/cのT細胞はTh2サイトカインを多く産生(IFNg↓、IL-4↑)する(23)。
このようなT細胞の応答はリーシュマニア症でも観察された(24,25)。このよ
うにC57BL/6,BALB/CはそれぞれThLTh2優勢マウスとして認められてい る。異なるT細胞応答に加えて最近のvitroの調査で、これらの系統のマウ
スのマクロフアージがLPSに対し異なる応答をする事が証明された(23,26, 27)。マクロフアージは好中球と共に病原体除去における中心的な役割を果た し感染症において必要不可欠なのものなので(5,28,29)、これらの系統のマウ
スの間で細菌感染に対する自然免疫応答が異なる事が推測される。
その後、感染性腹膜炎を用いた一連の検討から、従来、獲得免疫系に貢献 するとされるタイプ1.タイプ2サイトカインが、腹膜炎時の自然免疫系に おいては感染局所で細菌の排除に働くものと、全身での病的炎症の抑制に働
くものの、二つの機能的なサブグループに分類されることを示されてきた。
すなわちマウス敗血症1性腹膜炎モデルにおいて、腹腔IL-12(typel促進サイト カイン)は細菌除去において有益で(17)、腹腔IL-10や臓器に特異的に検出さ れるIL-13(type2サイトカイン)は全身臓器炎症を調節する機能を持つ(15,16)、
14
という事が示された。またvivoでのTNFα、IL-16(促進)(10)、IL-4、IL-10(抑 制)(30)(31)の阻害により敗血症動物モデルの生存率が改善したという事実
が示すように、免疫機構において炎症促進、抗炎症サイトカインのバラン スが重要である。
1-3サイトカイン応答を介在する因子
sm4Irはサイトカインレセプターとサイトカインによる遺伝子転写を直接
つなぐ因子である(32)。図1.1の如く、一般にサイトカインはその受容体に
結合し受容体二塁化を導き、STATの活`性化に続いて受容体結合JAKのタイ ロシンリン酸化が起こる。リン酸化STWTは二量体を形成し核に移動して、
多くの標的遺伝子の転写を活性化する。その中にはJAK-ST)AIT信号伝達阻害 蛋白のSOCSも含まれる。SOCSはJAK、STWTに結合しサイトカインの信号 伝達を抑制している。
SmAXTのうちSm4IT3、SmdKI4、STAT6はそれぞれIL-10、IL-12、IL-13への
応答を調節している(32)(33)。我々はこれまで、マウス敗血症性腹膜炎モデ
ルを用いて、マクロファージと好中球のSmT3遺伝子欠損マウスがサイトカ
イン産生増幅を通した強い局所、全身炎症により死にやすい事を示した(34)。
前に述べたように、IL-12、IL-13はそれぞれ細菌クリアランスの増幅と臓器
損傷の調節という重要な役割を持つ(17)(15)。Stat4-/-,Stat6-/-マウスを用い
た感染性腹膜炎モデルの実験にて、Stat4-/-,Stat6-/-マウスがそれぞれ、細菌 クリアランス阻害、臓器損傷増幅へ導かれるという仮説とは逆に、Stat4-/-マ ウスで臓器損傷が減り、Stat6-/‐マウスで細菌クリアランスが増幅され、どち
らもCLP後の生存率が改善する事が示された(35)。すなわち、敗血症におけ る自然免疫の局所(腹腔)と全身(臓器)のSm4ITタンパクを介したサイトカイン
バランスが重要である事が示された。このようにSmAITタンパクは敗血症`性 腹膜炎における自然免疫において重要である。
免疫機構における抑制系の働きもまたバランスの取れたサイトカイン応答
15
にとって重要である。サイトカイン信号伝達を抑制的に制御するいくつかの 機序が最近同定されてきた。サイトカインシグナリングのフィードバック阻
害因子としてSOCSが同定され(36)(37)、敗血症において抑制的役割を果た しているタンパクである事が知られてきた(36)(38)。SOCSタンパクはSH-Z
基を持つ細胞質タンパクファミリーであり、JAK-ST(T経路を介して働き、
サイトカインからの信号伝達を減じるネガティブフィードバックループを作 っている(図1.2)。これまでの研究でSOCS3はTh2細胞で高いレベルで表
示され、STAT4活性化を抑制し(39)、SOCS5はThl細胞において優先的に発 現し、SPIT6活,性化を抑制することによりTh2免疫応答を阻害している(40)
事が示されてきた。
16
1-4研究1について
Thl優勢マウスであるC57BL/6とTh2優勢マウスであるBALB/cそれぞれ のマクロファージの自然免疫応答における機能的な差はまだ良く分かってい ない。我々はThl、ThZマウスのマクロファージの自然免疫応答の特徴を解 析しようとした。我々はBALB/cのマクロフアージがC57BL/6に比べ殺菌能 が障害されている事を証明した。相応してBALB/cはC57BL/6に比べCLP による敗血症性腹膜炎において細菌を除去できなかった。このためBALB/c
はCLP
による生存率が高かった。T細胞の応答に加えて、自然免疫細胞能力も両系 統で異なるように思われた。この差は特異的病原体に対し防御を行う獲得免 疫に影響を与えているかもしれない。
1-5研究2について
自然免疫におけるSOCS5の役割はほとんど知られていない。T細胞は腹腔 内が安定した状態においても存在するので(我々のフローサイトメトリーに
よるデータではThyl2陽性細胞が11-16%)、T細胞内のSOCS5はタイプ1
応答が重要な敗血症性腹膜炎における自然免疫に影響を与えるだろう。我々 はこれまでの仕事を広げ敗血症における自然免疫でのSOCS5の役割を探求
した。この目的の為に、T細胞特異的にSOCS5が過表示されたマウス
(SOCS5Tg)を使用した(40)。我々はこのマウスにCLPを行い、T細胞のSOCS5
が自然免疫応答を増幅させる事により敗血症性腹膜炎から宿主を守る有益な 役割を果たしている事を証明した。このように、自然免疫応答はT細胞、部 分的にはSOCS5により制御されうる。
19
Ⅱ実験材料および方法
11-1マウス
C57BL/6,BALB/c、ICRはCharlesRiverJapanで購入した。SOCS5Tgマウ ス(T細胞においてSOCS5が過表示されている)(40)、RAG-2ノックアウト
マウス(RAG-2KO;T細胞、B細胞が欠損している)はC57BL/6系統のマウ スで、それぞれ理化学研究所久保允人先生、熊本大学エイズ学研究センタ ー予防開発分野岡田誠治教授より頂いた。研究2のWTとしてC57BL/6を 用いた。これらのマウスを熊本大学生命資源研究・支援センター動物資源開
発研究部門CenterfOrAnimalResourcesandDevelopment,KumamotoUniversity
で飼育、繁殖し、生後6~8週の雌を使用した。
11-2マウス敗血症’性腹膜炎モデル
CLPにより敗血症を誘発した(11,29)。CLPとは、まず麻酔をかけ盲腸を露
出し絹糸で縛ってその遠位側を注射針(研究1では21ゲージ、研究2では18ゲ ージ)で穿刺する。盲腸を腹腔内へ戻しステープルで閉創する(図2.1)。脱 水予防に生食1ml皮下注し覚醒するまでヒートパッドに乗せておく。このよ
うにして腸管内から細菌が漏出する事により敗血症性腹膜炎が引き起こされ る。
それぞれの実験でCLP施行後、7日間の生存率を観察した。
また、CLP後様々な時間で血液を採取し屠殺した。更に腹腔内を生理食塩 水Zmlで洗浄し洗浄液は回収した(腹腔洗浄液=peritonealfluid:PF)。PF、血 液l0ULをCFU(colonyfOrmingunit)評価に用いた。CFUによる細菌負荷の評 価は、それぞれのマウスのPF及び末梢血101mを連続的に生食で希釈し、51m(研
究2ではl0Ul)をTSA(tryptosesoyagar)血液培地にまき、一晩37℃で培養し
20
好気性菌のコロニー数を数え、そのデータをCFMUl(10p,l)で表した。残 ったPFを遠心分離した上清と血液から精製した血清を-80℃で保存しサイト カイン、ケモカイン測定に用いた。細胞のペレットは生食で溶いてヘモサイ トメーターで細胞数を数えた。細胞の一部をサイトスピン後DiffPuick染色 し細胞分画を解析した。残った細胞のペレットを-80℃で保存した。また、
肝と腎を摘出し、液体窒素で急速凍結し-80℃で保存した。組織の一部は4%
バラホルムアルデヒドで固定しヘマトキシリンエオジン(HE)染色を行っ た。
この他に、研究1ではICRマウスからCLPで得られた生菌10億CFU/S00Ulを C57BL/6,BALB/cマウスの腹腔内に注入し生存率を観察した。研究2では通 常のCLPの他に、RAG-ZKOマウスの腹腔内にSOCS5TgもしくはWTのCD4+T 細胞300万を移入した直後、上記の如くCLPをおこなった。
11-3細胞分離
マクロファージ
研究1では4%TG(thioglycollate)1ml腹腔内注射し96時間後腹腔浸出細胞を回
収した。細胞は95%以上がマクロファージで、生細胞の割合はトリパンブル ー染色にて96%以上であった。研究2では未処置マウスの腹腔細胞を回収した。
これらを10%FCS(fetalcalfserum)入りRPMI1640(RosewellParkMemorial lnstituel640)で37℃、1時間培養し付着細胞をマクロフアージとして使用し
た。
好中球
4%TG1ml腹腔内注射4時間後の腹腔浸出細胞を回収しFicollgradient centrifUgationで好中球を単離した。その純度は94%以上で、生細胞の割合は
トリパンブルー染色にて97%以上であった。
22
CD4T細胞
未処置マウスの脾を回収し単細胞の懸濁液にした。0.1NNH4Clで赤血球を 除去し脾細胞をRPMI1640で3回洗った。MACS法(MiltenyiBiotec,Bergisch‐
Gladbach,Germany)を用い脾細胞からCD4+T細胞を精製した。生細胞の割合は
97%以上で、その純度はフローサイトメトリー解析で常に95%以上だった。
II-4invitroでの白血球の殺菌活性の評価
vitroでのマクロファージの殺菌活性を見るためにclassicalCFUassayを小修 正した方法を用いた(34,41)。上記の方法で回収したマクロフアージ、好中球 を10%FCS入りRPMI1640(抗生剤無し)で懸濁し24ウェルプレートに300万/ウ
ェルまいた。そこにCLP施行後のマウスから得られた生菌100万個/ウェルを
感染させた。コントロールウェルには細菌のみ入れた(細胞無し)。5%CO2イ ンキュベータで4時間培養後、プレートを-80℃で凍結し溶かして細胞を破裂 させた。これにより細菌の生存に影響がない事は予備実験で証明済みである。
この溶解液を希釈しTSA血液培地にまいて一晩37℃で培養し、好気`性菌のコ ロニー数を数えた。殺菌活性を%bacteriadeath(=(コントロールのCFU-細胞 入りウェルのCFU)/コントロールのCFU)で表した。研究2ではCD4T細胞 存在下(100万/ウェル)でのマクロファージ、好中球の殺菌活性を上記と同 様の方法で実験した。
11-5細胞培養
研究1
C57BL/6、BALB/cマウスのマクロフアージを24ウェルプレートに200万/、l
入れ、5%CO2インキュベータ内で10%FCS、グルタミン、抗生斉11入りRPMI1640 にTLR4(toll-likereceptor4)リガンドであるLPS(1Ug/m1,0111,B4,DifCo Laboratories,Detroit,M1)もしくはMALP-2(10,9/mLAlexisBiochemicals,
23
Montreal,Canada)を加え、24時間もしくは48時間培養した。培養上清中のサ
イトカイン、ケモカイン、ライソゾーム酵素放出、NOの産生を測定した。
ライソゾーム酵素放出は過去に記述された方法を用いて13-グルクロニダーゼ 活性で評価した(42)。NOはColorimetricenzymaticNOassaykit(OxfOrd BiomedicalResearch,Oxford,M1)を用いNOの安定した最終産物であるnitriteと
nitrateで評価した。
24ウエルプレートに脾細胞(500万/ウェル)もしくはCD4+T細胞(100万/ウェ ル)をまきconA(concanavalinA3Ug/ml)とC57BL/6,BALB/cマウスマクロフア
ージのLPS刺激上清を加え培養した。幾つかのウェルにはヤギ抗IL-12抗体
(R&DSystems,Minneapolis,MN)もしくはコントロールIgG(1Ug/ml)を加えた。
72時間後の培養上清を回収し、遠心にかけ得られた上清をサイトカイン、ケ モカイン測定に使った。
研究2
24ウエルプレートにマクロフアージ100万/、lとCD4T細胞50万/ml入れ、5%
CO2インキュベータ内で10%FCS、グルタミン、抗生剤入りRPMI1640にLPS を加え、またある実験ではこれに抗マウスIFNYIgGもしくはコントロールIgG を加え、24時間培養しその上清を回収した。回収した上清を用いサイトカイ ンを測定した。
いくつかの実験では、Dualchambertranswellcultureapparatusを用いマクロ フアージを下室、CD4+T細胞を上室で培養した。
11-6スーパーオキサイド産生
活性酸素検出用試薬のAPF(aminophenylFluorescein、第一化学薬品株式会 社)を用いてスーパーオキサイド産生を測定した(43)。簡潔に述べると、マ クロフアージ、好中球(200万/mlフェノールレッド無しRPMI1640)をLPS
(100,9/ml)、APF(1,mol/l)を入れ24時間後の培養上清を回収した。スー
24
パーオキサイド産生をFluorescenceMicroplateReader(Bio-T1eklnstruments,Inc,
Winooski,USA)を用い分光光度法で測定した。励起波長は490,m、蛍光波長 は515nmとした。
11-7サイトカイン、MPOの測定
サイトカインをsandwichELISA(15,29)で定量した。-次抗体、二次抗体、
リコンピナントサイトカインはR&DSystems(Minneapolis,MN)から購入し た。腎MPOレベルはELISAkit(CalbiochemSanDiego,CA)を使って測定し た。腎を0.1%TYitonX-100、コンプリートプロテアーゼインヒピター(Roche,
MannheimGermany)入りPBSで均質化し、遠心分離後上漬を回収した。この 抽出液のタンパク濃度をprotein-dyebindingassay(Bio-RadHercules,CA)を
用いて測定した。
Ⅱ-8血液生化学
血清アミロイドA蛋白(SAA)をhumanassaysystemsで測定した。血漿フイ ブリノゲンを抗マウスフィブリノゲンIgG(NordiclmmunologicalLaboratory,
Tilburg,Netherlands)、マウスフィブリノゲン(Molecularlnnovationslnc.,
Southfield,M1)を用いsandwichELISAで測定した。血清BUN、クレアチニンを
標準的手技で測定した。
11-9ウェスタンプロット法
白血球をLaemmliバッファーに溶解(100万細胞/Soul)、超音波破砕、煮沸、
SDS-ポリアクリルアミドゲル(101m)上で断片化し、ニトロセルロース膜に 転写した。そのニトロセルロース膜5%スキムミルク入りTBST(TBS+0.1%
TWeen-20)で1時間室温でブロッキングし、STAT6もしくはタイロシンリン酸
25
化SmA【T6に対する抗体(CellSignalinglnc,Beverly,MA)とともに4℃で一晩培
養した。ニトロセルロース膜をTBSTで洗浄、HRP抗体とともに1時間室温で
培養、化学発光システム(CellSignaling)で可視化し写真に撮ってデジタル
化、バンドの濃度をNIHイメージで測定した。
11-10免疫細胞化学
CLP24時間後の腹腔浸出細胞をサイトスピンにかけすぐに100%メタノール
で固定した。そのスライドを0.3%H202入りメタノールで内因性ぺルオキシダ
ーゼをブロッキングした後、TBSで再水和し10%正常ヤギ血清を用い1時間室
温でブロックした。これを抗タイロシンリン酸化抗体(CellSignaling)もし くはコントロールウサギIgGを加えた1%BSA入りTBSで一晩4℃で培養した。
スライドをTBSTで洗った後、HRP標識デキストランポリマー(EnVisionplus,
Peroxidase:DakoCytomatioLCarpinteria,CA)と結合した抗ウサギIgGとともに 30分室温で培養した。洗浄後ジアミノベンジジン(Sigma,StLuis,MO)で反 応させた。対象にヘマトキシリンで染色した。
11-11フローサイトメトリー
未処置WT、SOCS5Tgマウスの腹腔内細胞を回収し、2%FCS、0.1%アジ化 ナトリウム入りPBSに浮遊させた(細胞100万/ml)。細胞をマウスCD4、CD8、
CD44、CD6ZL、CD69(BDPharMingen,SanJose,CA)特異的モノクローナル 抗体で染色した。染色した細胞をFACScalibur(BDBiosciences,SanJose,CA)
を用いて解析した。
Ⅱ-12統計解析
統計学的有意差をANOWLで解析した。サバイバルとCFUはそれぞれlog-rank
26
テストとMam-Vmtneyテストで行った解析した。p〈
定した。全ての数値は、平均±標準偏差で表示した。
p<0.05を統計学的有意と判
27
Ⅲ実験結果
111-1研究1の結果
111-1-1マクロファージによるサイトカイン、ケモカイン産生
C57BL/6とBALB/cのマクロファージ活性の差を比較するために、マクロ フアージをLPSもしくはMALP-2で刺激した。図3.1の如くLPS、MALP-2 刺激によりC57BL/6マクロファージはTNFα、IL-12をBALB/cマクロフア ージより有意に多く産生したが、抗炎症性サイトカインIL-10は変わらなか
った。これらのデータはこれまでの報告と同じで(23)(26)(27)、C57BL/6マ クロファージがBALB/cマクロファージよりtype-1サイトカイン産生が増幅
されている事が示された。
'11-1-2マクロフアージがT細胞に与える影響
IL-12は早期自然免疫と続いて起こる獲得免疫の機能的掛け橋をしている
(44)。図3.1に示した如くIL-12産生はC57BL/6マクロフアージの方がBALB/c
マクロフアージより高い。そこで我々はこのマクロフアージのIL-12産生の 違いがT細胞によるサイトカイン産生に影響を与えるかどうか調べた。
C57BL/6,BALB/cの脾細胞をConA刺激下にC57BL/6,BALB/cマクロフア
ージのLPS刺激培養上清(C57BL/6MF-SUP、BALB/cMF-SUP)と共に培養し た。C57BL/6、BALB/cマクロファージはLPS刺激でIFNY、IL-13を産生でき なかった(図無し)のに対し、図3.2Aに示したようにC57BL/6MF-SUPで刺激 した脾細胞はBALB/cMF-SUPで刺激したT細胞より多くIFNYを産生し、IL-13 産生は逆に低かった。BALB/cから得たCD4T細胞を用いた同じ実験でも同
様の結果が得られた(図3.2B)。BALB/cMF-SUPに比べC57BL/6MF-SUPで
28
図3.1 TNFa
(一[巳me$眉】○民。 20
10
Mcdium LPSMALP-2 IL-12
(一日へ“Sm⑭昌署◎罠。
4
2
■~~ ̄
Mcdium LPSMALP-2
IL-10
({Eヘ四s$■運。萬。
10
0.5
Medium LPSMALP-2
C57BL/6マウスのマクロフアージによるサイトカイン産生 (□)、C57BL/6(■)マウスの腹腔マクロファージをLPS
BALB/C、
BALB/c(□)、C57BL/6(■)マウスの腹腔マクロフアージをLPS
(1mg/mL)もしくはMALP-2(long/mL)で37℃、24時間刺激。培養 中のTNFα、IL-12、IL-10を損U定した。*p<0.05,*p<0.01、〃<0.0001。 培養上清
29
図32
IL-13
A IFNY
* ns.
「。
*10
、
03
(一日へmsmo巨星◎罠①
0.2 05
01
BALB/CCS7BU6 BALBにC57BL/6BAlB/cCS7BL/6
Splccncells BALB/c C57BD6 M中soupBALB/cC57BD6BALB/cGi7BL/6
B IFNY 、、13
nS * * *
「]
ns.
、
003 04
(一目へ函s8臣一二.忌○
002
03
001
02
 ̄■■--
CS7BU6
■
+
BALBに CS7BIノ6
■
+
BALBに
M○soup
anU-IL-l21gG + +
マクロフアージの差は、T細胞によるThl、Th2サイトカイン産生に影 響を与える
BALB/c、C57BL/6マウスの腹腔マクロファージをIPS(1mg/mL)で 37℃、24時間刺激し培養上清を回収。
(A)BALB/c、C57BL/6マウスの脾細胞をconA(3mg/mL)と回収した 培養上清で刺激。
(B)BALB/cマウスの脾細胞から得たCD4+T細胞をconA(3mg/mL)、
回収した培養上清、抗IL-121gGもしくはコントロールIgG
(1mg/mL)で刺激。72時間後培養上清を回収し、IFNYとIL-13を測定
した。点線はメデイウムのみでのデータを示している。培養上清中 のTNFα、IL-12、L10を測定した。
*p<005,*p<0.01.
30
の刺激の方がIFNYレベルを増加させる傾向にあり、一方IL-13レベルは BALB/cMF-SUPに比べC57BL/6MF-SUP刺激の方が有意に低かった。興味 深い事に抗IL-12抗体を投与すると、C57BL/6MF-SUP刺激群では劇的なIFNY 産生の低下もしくはIL-13産生の増加が見られたがBALB/cMF-SUP刺激群 では有意な変化は見られなかった。C57BL/6のCD4+T細胞を使った実験で
も同様のデータが見られた(図無し)。この結果、C57BL/6マクロフアージに
よるThl促進サイトカインIL-12産生増加は、T細胞によるサイトカイン産 生に影響を与えていると言う事を示唆している。
III-1-3invitroでのマクロフアージの殺菌活性
次に両系統のマクロファージの殺菌能を調べた。腹腔マクロファージのLPS、
MALP-2刺激培養上清中の殺菌分子であるライソゾーム酵素(6-グルクロニダ ーゼ)放出、NO産生(45)を測定した。図3.3に示したようにC57BL/6マクロ
ファージは刺激により6-グルクロニダーゼ、NOを産生したが、BALB/cマク ロファージは産生しなかった。この事はBALB/cマクロファージの殺菌能が 低下している事を示唆している。次に両系統のマクロファージの殺菌活性を vitroで評価した。C57BL/6とBALB/cのマクロフアージにCLPでC57BL/6 とBALB/cから得た生菌を感染させた。その結果、いずれの生菌を感染させ てもマクロフアージの殺菌活性はC57BL/6に比べBALB/cの方が弱かった。
このようにBALB/cマクロフアージの殺菌活I性はC57BL/6マクロフアージに 比べ障害されていた。
III-1-4CLPにおける殺菌活性の差
マクロファージはCLPによる敗血症性腹膜炎を含む感染症において、細菌
の除去に必要不可欠である(28)(29)。ここまでに述べた所見は、CLPにおい
てBALB/Cの細菌除去が障害される事を示唆している。図3.4に示すように、
31
図33
A C
75 100
一 百
己 (鼠(さ)ら自ら○句⑪日ヨ】
(百口{叩二)①由巴日日己。■乱‐』
50 50
■r■
25
0
Medium LPSMALP-2 BALB/cC57BL/6
B ,
100
択口n
A:
■一再
弓 300 (ざ)ら宮疸。③即ロヨ向凹
(三二)の』ロ菖二巴四三
50
200
Medium LPSMALP-2 0 BALB/cC57BL/6
MLB/c、C57BL/6マウスのマクロフアージの殺菌活性
BALB/c(□)、C57BL/6(■)マウスから腹腔マクロファージを 回収した。
(A、B)マクロファージをLPS(1mg/mL)もしくはMALP-2
(long/mL)で24時間(B)、48時間(A)刺激した。培養上清 中のライソゾーム酵素放出(A、6-グルクロニダーゼ)とNO産
生(B)を測定した。
(CD)マクロフアージにBALB/c(C)、C57BL/6(D)マウス から起こした細菌を感染させ、殺菌活性を調べた。
幼く005,*p<001。
32
図3.4
108
107 O
 ̄ ̄
蕗揖淨、ロー口山国ロ]■且[1mへ口阻、
106
105 CO
104
●
●●
C ooC O
103
 ̄*
●
●●
102 ●
0
BALB/c C57BL/6
CLPにおける腹腔内の細菌負荷 CLP18時間後の腹腔洗浄液を回収
CLP18時間後の腹腔洗浄液を回収(○:BALB/c、●:C57BL/6)。
サンプル5mlを段階的に希釈しTSA血液寒天培地に撒いた。横線は 平均CFUを表している。*p<005。
33
CLP18時間後の腹腔内細菌数はC57BL/6に比べBALB/cの方が多かった。平 均値で言うとBALB/cの方が約1000倍多かった。このようにBALB/cマウス
はCLPにおいてうまく細菌を除去する事ができなかった。
m-1-5CLPにおける局所、全身での炎症反応
CLPにより腹腔内に白血球が浸入し、宿主は細菌を除去する。両系統マウ スの白血球浸入を見た。図3.5の如くCLP後の好中球、マクロファージの浸 入はC57BL/6に比べBALB/cの方が多かった。サイトカインレベルを測って
みると、腹腔内のTNFα、IL-12、IFNYはC57BL/6に比べBALB/cで有意に多 く産生された(表3.1)。CXCケモカインMIP-2、KC、CCケモカインMCP-1 も同様にBALB/cで高かった(表3.1)。増幅した局所の炎症は強い全身の応答
を導くだろう。表3.2では血漿でのサイトカイン、ケモカインレベルを測り、
TNFα以外が腹腔内と同様BALB/Cで多く産生される事を示した。加えてCLP
の主な標的臓器である肝(34)(35)内のサイトカイン,ケモカインレベルもやは り、C57BL/6に比べBALB/cの方が高かった(図3.6)。次に全身の炎症の重症 度を急性期蛋白を用いて評価した(46)。SAA、フイブリノゲンともC57BL/6 に比べBALB/cで劇的に増加した(図3.7)。このようにBALB/cマウスでは局
所と全身の炎症反応が増加した。この事は生存率に影響するだろうと思われ る。
III-1-6CLPにおける致死率
これらのマウスのCLP後の生存率を調べた。図38Aの如く、CLP施行後 BALB/cマウスの生存率はC57BL/6マウスに比べ有意に低かった。BALB/c マウスは3日目までに全て死んだのにC57BL/6マウスは56%が7日目まで生 存した。この生存率の差はそれぞれのマウスの細菌叢が違うからかもしれな い。この可能性を排除するためにICRマウスから得た生菌をBALB/c、C57BL/6
34
マウスに腹腔内注射し生存率を見た。図3.8Bの如くBALB/cマウスは100%
死んだのに対しC57BL/6マウスは38%しか死ななかった。この結果、細菌叢 の違いに関係なく、BALB/cマウスの方がC57BL/6マウスよりもCLPにより 死にやすい事が証明された。
35
図3.s
NeutrophiIs Macrophages
(b『蔦。へら貝)$民○○出口の曰 T*
Tt
10
5 5
、=
0
0
 ̄ ̄ ̄
0 6
TimealIerCIP(h)
0 6 18
TimealierCLP(h)
18
CLPにおける腹腔内白血球浸入
CLP6時間、18時間後、腹腔内に浸入した好中球、マクロフアージ を数えた。○:BALB/c、●:C57BL/6。幼く005,*P<001。
36
表3.1CLPにおける腹腔内サイトカイン、ケモカイン産生
cytokinc (、g/Cavity)
6houraflcrCLP BALB/CC57BL/6
18houraftcrCLP BALB/c C57BL/6 0.28±0.05.
4.1±1.0*
0.10±0.02.
53±0.4.
42.1±12.2*
138.0±41.9*
TNFa 0.35±0.08 5.2±1.2*
0.13±0.03*
3.6±0.4*
43.2±6.2 391.5±83.6
7
18
050306000045
+一+一+一+一+一+一037127
3203丘400 22 3
0.10±0.02 1.1±0.3 0.04±0.01
2.8±0.5 3.1±1.5 399±9.6 Iしl2
1FTW
MIP-2 KC MCP-1
CLP後腹腔洗浄液を回収し、腹腔内サイトカイン(TNFα、IL-12、IFNY)、
CXCケモカイン(MIP-2、KC)、ccケモカイン(MCP-1)レベルを測定した。
幼く0.05、やく001。
表3.2CIPにおける血中サイトカイン、ケモカインレベル
cytokinc (、9m)
6houraftcrCLP BALB/c C57BL/6
l8houraftcrCLP BALB/CC57BL/6 TNFu
ll-n
lFNY
MIP-2 KC MCP-1
0.01±0.01 15.7±1.7*
0.04±0.01§
28.6±5.5土 36.2±5.6*
64.5±6.5
21
040171
●●●●●●010215
+一+一+’+一十一十一351915
09032400125
0.02±0.01
17.3±2.07 0.03±0.01.
11.3±1.1§
48.4±4.111 33.8±6.1。
11
040008
●●●●●●000122
+一+一十一十一十一十一181352
040492001CLP後マウスの血液を回収し血漿サイトカイン(TNFα、IL-12、IFNY)、CXC ケモカイン(MIP-2、KC)、ccケモカイン(MCP-1)レベルを測定した)。
沖く0.05,*p<0.01,§p<0.001,1p<0.0001。
37
図3.6
IFNY
TNFa 1L、12
20 * §
§ 20
(自重○己⑭目前目)$ロ璽○員○
6
10
4
ロ■■●■■■■■
BALB/CC57BL/6 BALB/cC57BL/6 BALBCC57BL/6
MCP1 KC
MIP-2
1.25 4 2
(■『⑪』○泊□
*
、日別ロ)8口型○日⑪二○
1.00
2
075
BALBcC57BL/6 BALBcC詞BL/6
BALB/CC57BL'6
CLP後の肝内サイトカイン、ケモカインレベル
CLP18時間後、BALB/c(□)、C57BL/6(■)マウスの血液を回収し 屠殺した。肝を摘出し肝抽出液中のサイトカイン、ケモカインレベル
を狽リ定した。*p<005,§p<0001、叩く0.0001.点線は未処置肝から得
たデータの平均値である。
38
図3.7
A B
20 60
白目両日)ロ乱。■眉△垣
(【日瓦二くくめ
40
10
20
0 0
BALB/cC57BL/6 BALB/c C57BL/6
CLPにおける急'性期タンパク
CLP18時間後血液を回収し、血清アミロイドA(SAA)レベル と血漿フィブリノゲンレベルを測定した(□:BALB/c、■:
C57BL/6)。点線は未処置マウスから得たデータの平均値であ
る。*p<005,叩<00001。
39
図38
A
100
75
{2百】目庫
釦西0
001
5 6 7
3 4
2 1 0
DayafterCLP (。)
B
100
75
別ち0
-2涙目的ざ
<0
5
Z3 4
DayafterCLP(。)
0 1
敗血症性腹膜炎におけるマウスの生存率
(A)CLP後7日間:BALB/c(○)、C57BL/6(●)マウスの生 存率を観察した。(B)未処置BALB/c(□)、C57BL/6(■)
マウスの腹腔内に生菌lxlO9CFU注入し、生存率を観察した。
40
Ⅲ-2研究2の結果
III-2-1SOCS5TgマウスのCLPに対する生存率改善
T細胞でのSOCS5の過表示がCLPでの宿主防御に影響を与えるかどうか理
解する為に、まずCLP後のSOCS5TgとWTマウスの生存率を調べた。図39 に示すようにSOCS5Tgマウスの生存率はWTに比べ有意に高かった。
SOCS5Tgマウスは7日間で29匹中15匹(51.7%)生存したにもかかわらず、
WTは30匹中7匹(23.3%)しか生存しなかった。このようにSOCS5Tgマ ウスはCLPによる致死性に抵抗した。その結果T細胞におけるSOCS5過表 示は敗血症性腹膜炎中の宿主防御に有益である事が示された。
III-2-ZSOCS5Tgマウスにおける細菌除去能増幅
CLPによる致死は細菌負荷と強く関連している(28)(29)。SOCS5Tgマウス
がCLPに抵抗する機序を同定する為に、まず最初にCLP後の腹腔内細菌負 荷を調べた。CLP6時間後両者の間で細菌負荷に差は無かったが(図無し)、
SOCS5TgマウスはCLP24時間後の細菌除去が増幅されて、腹腔内のCFUが
少なかった(図3.10)。この時点での末梢血中細菌数は有意ではないが、WT
に比べSOCS5Tgの方が23倍少なかった(図3.10)。
好中球やマクロフアージの様な食細胞は細菌を除去する細胞である(45,47, 48)。次に好中球とマクロフアージの殺菌活性を調べた。この目的の為に、WT、
SOCS5Tgマウスの好中球、マクロファージに、CLP後のWTの腹腔内から 起こした細菌を感染させた。図3.11Aに示すように、SOCS5Tgマウスからの
マクロファージはWTに比べ殺菌活性が高く、好中球でも同じような傾向だ った。次に好中球、マクロファージのLPS刺激後培養上清における殺菌の効
果的分子であるスーパーオキサイド(45)の発生を調べた。SOCS5Tgマウスか
らの好中球、マクロファージはWTに比べ高いレベルのスーパーオキサイド
41
図3.9
100
君屋旨皀の津
50
§
○-○一○一○
WT
0
0 1 2 3 4 5 6 7
DayafterCLP
SOCS5TgマウスのCLP後の生存率改善
CLP後7日間、SOCS5Tgマウス(29匹)とWTマウス(30匹)の 生存率を観察した。§p<0001。
42
図3.10
blood
peritoneum
108 ○○○
○○回
105
、己自室君のロ◎名①昌一二三一〔岸出〕 107 で。。『二
○の○ 戸酉の二口恒①ニーユC三[岸出〕 104
●
106 00
口* の |●
103
○⑪ ●
の
105 ●●●●
102 ⑭ ●●
小0
1 l〈U〈U
■1○ ●
WTSOCSSTg WTSOCS5Tg
SOCS5Tgマウスにおける細菌除去能の増幅
CLP24時間後(WTマウス14匹、SOCS5Tgマウス10匹)
CLP24時間後(WTマウス14匹、SOCS5Tgマウス10匹)、マウス を屠殺し腹腔洗浄液と末梢血を回収した。腹腔洗浄液と末梢血 それぞれ1011を段階的に希釈しTSA血液培地に撒いた。横線は 平均CFU数を表している。#p<0.05。
43
図3.11
A neutrophils macrophages
50 50
(ざ)&日蝕日[[。
25 25
0 0
WTSOCSsTg WTSOCS5Tg
B neutrophils macrophages
40000 6000
①○口の○m⑪閂○.回
20000 3000
0 0
WTSOCSSTg WTSOCSSTg
SOCS5Tgマウスにおける白血球の殺菌活性 WT、SOCSSTgマウスから好中球、マクロフ
WT、SOCSSTgマウスから好中球、マクロファージを回収した。
(A)細胞(3xlO9ml)に細菌(1xlO6CFU)を感染させ、殺 活性を調べた。
(B)細胞(ZxlO9ml)をLPS(100,2/ml)で24時間APFの存花 殺菌
(B)細胞(ZxlO9ml)をLPS(100,9/ml)で24時間APFの存在下 に刺激した。培養上清中のスーパーオキサイド産生を分光分析 で測定した。
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を産生した(図3.11B)。このように、SOCS5TgマウスはWTマウスに比べ より効果的に細菌を除去した。この事はおそらく食細胞の殺菌活性の増幅に よるものと思われる。
III-2-3SOCS5Tgマウスにおける増幅された局所炎症
次にCLP後の腹腔内への白血球浸入を調査した結果、WTに比べSOCS5Tg マウスにおいて好中球は24時間後で1.5倍、マクロフアージは6時間で2.1 倍と有意に増加していた(図3.12A)。それ故、CLP後の腹腔内サイトカイン レベルを測定した。図3.12Bに示すようにIL-12、IFNYはWTに比べ増加し ていた。加えて、TNFαもSOCS5Tgマウスにおいて、WTより有意に増加し
ていた。敗血症」性腹膜炎を含む様々な感染モデルにおいて、これらのサイト
カインは細菌除去を増幅するという事が知られている(17)(49,50)。抗炎症サ イトカインも測定したが、WTとSOCS5TgマウスのCLP後の腹腔内から感
知できるレベルのIL-4、IL-13は検出されず、IL-10は検出されたものの統計
学的な差は無かった(CLP6時間後:WT1.0±0.3、SOCS5Tgl3±03,9/cavity、
CLP24時間後:WT2.1±0.5、SOCS5TgL1±0.3,9/cavity、それぞれ8匹ずつ、
有意差無し)。LPS刺激によりSOCS5Tgマウスからの腹腔マクロファージは コントロールに比べ高いレベルのTNFα、IL-12を産生したがIFNYは差が無 かった(表3.3)。IL-4、IL-13は検出されず(図無し)、IL-10レベルは両者の 間に有意差は無かった(表3.3)。次にCLP24時間後の腹腔浸出細胞における
STAT6活性を調べた。その結果、pSTAT6表示はWTに比べSOCS5Tgマウス で減少していた(図3.13A)。STAT4活'性は差が無かった(図無し)。STAT6
活性化が見られた細胞は好中球とマクロファージであり、抗pSTmlgGによ り染色された(図3.13B)。このようにSOCS5Tgマウスはタイプ1サイトカ イン優勢のサイトカインバランス変化を示し、SOCS5Tgマウスにおける殺菌
能増幅に貢献しているのであろう。
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図3.1Z
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macrophages
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