胸腺リンパ球の分化・選択・クローン排除の微小環境

胸腺リンパ球の分化・選択・クローン排除の微小環

境

著者

伊藤 恒敏

(I.I .ILL

胸腺リンパ球の分化･選択･クローン排除の微小環境

平成7年度∼平成9年度科学研究費補助金(基盤研究(A)(2))研究成果報告書

平成10年3月

研究代表者 伊藤 恒敏

東北大学･医学部･教授

はしがき

骨髄で産生された胸腺リンパ球前駆細胞は血行性に胸腺へと移住する｡胸腺に入った

前駆細胞は被膜直下で旺盛な分裂増殖を行い､さらに支質細胞(胸腺上皮卵胞､ナース

細胞､ IKまたは樹状細胞)と接触しながらpositive選択を受け､あるいは自己反応性

cl｡neは排除を受け､排除を受けたものはアポトーシスにより細胞死を遂げる｡ Positive選

択を受けたものは成熟した後､胸腺を出て末梢リンパ組織に向かう｡

_羊の胸腺リンパ球の一連の分化の過程が全て胸腺の構造の中で起こっており､これら

の過程が胸腺の組織構築との関連で説明されないと胸腺リンパ球の分化成熟機構が充分

に理解されたとは言い難い｡しかし実際には多くの分化過程があるにも関わらず､胸腺

リンパ球は形態学的には2-3のものが区別されているに過ぎず､支質細胞との意味あ

る接触も形態学的には殆ど同定されていない｡

胸腺リンパ球の分化について得られたL'nYL'trOデータは常に)'nyL'voの理解に直結しな

ければならない｡胸腺の構造を統合的に理解するために､主にL't川'tTOで得られた知見に

基づいて胸腺の形態を機能的に理解を深めた上､再構築することの必要性に迫られてい

る｡形態学的所見とL･nvL･troのデータとの整合性を徹底的に検討し､必要に応じて免疫組

樹ヒ学､ Flow cytometry, Cell sorting等の技法を駆使して､胸腺リンパ球マーカーの変化､

選択排除､アポトーシスの現象を｢胸腺｣という現実の｢組織｣の中で観察同定し､理

解することが我々に課せられた緊急の課題である｡所見を競合し理解を深める作業は､

1･n YL･troで得られた知見に基づいて組み立てられている現在の胸腺リンパ球分化の仮説を

検証する作業でもある｡

全ての免疫現象は一定の臓器･組織の中で起こる｡従って最終的な理解は必ず臓器･

組織の中でなされなければならない｡このことこそは解剖学･組織学などの)'17YL'YOに即

して研究をしている研究者に課せられた重要な責務である｡また胸腺リンパ球の分化は

実に多くの側面について考えなければならない｡

研究課題｢胸腺リンパ球の分化･選択･クローン排除の微小環境｣を終了するに当た

り､このプロジェクトを通して我々は次のような結論を得た｡

1･クローン排除が起こると考えられる胸腺や､ (抗体の抗原に対する)親和性を高

めるための成熟過程があるリンパ節腫中心で見られる比較的大量のリンパ球の細

胞死はアポトーシスによらない｡最近､細胞死の主な機構と考えられるアポトー

シスは少なくとも胸腺やリンパ節肱中心では主要な細胞死機構ではないというこ

とが判明した｡そこでは従来より説甲されてきたPyknosiら (ピタノーシス)に

与.り細胞が死んでいると考えられ､胸腺やリンパ節組織車ではクローン排除を見

直さなければならなくなった｡

2.糖質コルチコイド(ステロイド)投与後に起きる大量かつ激甚な細胞死はもっぱ

らアポトーシスによるものと考えられてきたが､これもアポトーシスによらない

ことが証明された｡ invivoでの細胞死は大きく見直しを迫られている｡

3･胸腺リンパ球の分化を形態学で解析する試みを行ったところ､セルソータ-で分

別採取した細胞群によって大きく形態が異なることが明らかになった｡元々胸腺

リンパ球は形だけでは何もわからない､わかったとしてもせいぜい2-3種類の形

態の異なる細胞群を識別していたにすぎない｡我々は少なくとも5種類の異なっ

た形態を異なった細胞群に兄いだした｡この発見は今後､電子顕微鏡を利用した

胸腺リンパ球の組織中での分化の解析に大きく貢献するものと考えられた｡

4.胸腺上皮細胞をアロの胸腺に注入して寛容を誘導する実験で実際に寛容が成立し

た｡しかし､その個体ではリンパ球はアロ認識能を失ってはおらず､生体では相

当抑制された状態であることが判明し､これまでのクローン排除の機構が成立し

ていないことが逆に証明される形となった｡上皮細胞がどのような抑制機構を発

揮しているのか､現時点では解明されていない｡重要な事実だけが残された格好

5.胸腺微小環境における重要な支質細胞(支持細胞)であるマクロファージの検索

を行ったところ､食作用を示す皮質の大型樹状マクロファージと食作用を全く示

-2-きない髄質球形マクロファージとが存在することが明らかとなった｡球形マクロ

ファージはステロイド投与などによる食作用に対する圧力を強くした状況でも死

んだ胸腺リンパ球を食べることはない｡このような胸腺内での機能的､また部位

によるマクロファージの差異は､あまり報告がない｡食作用で見た機能も大きく

異なるところから､胸腺リンパ球の分化に対する機能にも大きな相違があるもの

と考えられ､胸腺微小環境を考える上でも､重要な課題が新たに発見されたと言っ

本研究課題で得られた結果､結論をベースに､また本課題で新たに発見された問題点

などを中心に､ ｢胸腺｣という生体の機能が発揮される｢組織｣を中心に今後も､免痩

機能の中心的役割を担うTリンパ球の分化､特に選択や自己寛容性の成立機序を追求し

最後に､本課題の研究遂行のために､文部省より3年間にわたって貴重な研究補助を

受け､研究が大幅に推進できたことに対し､衷心からの感謝を申し上げます｡

研 究 組 織

研 究 経 費

平成7年度

平成8年度

平成9年度

29,300千円

4,200千円

900千円

教授

助教授

助手

計

34,400千円

-4-研 究 発 表

(1)学会誌等

1. Pieters, R. H., Albers, R.: Bleumink, R., Snoeij, N. J., Itoh, T., Seinen, W., andPenninks,

A.H.

The thymus atrophy-inducing organotin compound DBTC inhibitsthe binding of

thymcytes tothymic epithelialcells･

Int. ∫. Immunophamac., 17: 329-337, 1995･

_ ･ 2. Nakamura, M., Yagi, H., Kayaba, S., Ishii, T･, Gotoh, T･, Itoh, T･

Most thymocytesLdieinthe absence of DNA bagmentation･

Arch. Histol. Cytol. 58: 249-256, 1995･

3.伊藤恒敏､中村雅典､八木秀樹

リンパ節一免疫反応とBリンパ球最終分化の｢場｣

生体の科学 46: 370-381, 1995.

4. Nanno, M., Hata, M., Shimada, S., Do主, H., Satomi, S., Yagi, H., Nakamura, M., Sakata,

T., Suzuki, 良., and ltoh, T.

Induction of TCRy 8'ceIIsfromthymuytes stimulated by a fetalliver-derived hepatuyte

clone.

J. Immunol. 155: 2918-2927, 1995.

5. Nakamura, M., Yagi, H., Kayaba, S･, Ishii, T･, Gotoh, S･, Ohtsu, S･,and Itoh, T･

Death of geminalcenter Bcells without DNAfragmentation.

Eur. ∫. Immunol. 26: 121ト1216, 1996.

6.伊藤恒敏

リンパ節

生体の科学 47: 406-410, 1996.

7. Yagi, H., Matsumoto, M., Nakamura, M., Makino, S., Suzuki, R., Harada, M.,and Itoh, T.

Defect of thym∝yte emigration in a Tl浩ll deficiency stmin (CTS) of mouse.

8.石井 正､中村雅典､八木秀樹､曽我浩之､萱場尚-､後藤孝浩､大津 進､尾形

雅君､伊藤恒敏

ステ占イド投与による胸腺リンパ球の細胞死

臨床免疫 29:55-62, 1996.

9. Nakamura, M., Yagi, H., Ishii, T., Kayaba, S., Soga, H., Gotoh, T., Ohtsu, S., Ogata, M.,

andltoh, T.

DNAfragmentation is not the primary event in glucocorticoid-induced thymocyte deathin

VIVO.

Eur. ∫. Imunol. 27: 999-1004, 1997.

10. Soga, H., Nakamura, M., Yagi,.H., Kayaba, S., Ishii, T., Gotoh, T., Itoh, T.

Heterogeneity ofthymic macrophages. Ⅰ. Immunohist∝hemical analysis.

Arch. Histol. Cytol. 60: 53-63, 1997.

1 1･ Ishii, T., Nakamura, M･, Yagi, H., Soga, H., Kayaba, S., Gotoh, T., Satomi, S., and Itoh,

T.

Glucuorticoid-inducedthymocyte death in murine thymus: The effect at later stages.

Arch. Histol. Cytol. 60: 65-78, 1997.

12･ Koja, S., Doi, H., Satomi, S., Fujimori, K., Takemura, M., Ohkohchi, N., Miura, S., Takeda, Y., Morimoto, K., Itoh, T., Taguchi, Y., and Okazaki, H.

Induction of tolerance to islet and skinallogra触by intrathymic inoculation ofthymic

stromalcell clonesinmice.

Transplantation Proc. 29: 765-766, 1997.

13. Moriguchi, S., andltoh, T.

VitaminE enhances T cell differentiation throughincreased epithelialcellfunctioninrat

thymus.

Nutrition Res. 17: 873-883, 1997.

14. Yagi, H., Nakamura, M., Ishii, T., Kasahara, S., andltoh, T.

Ultrastructuralanalysis of mousethymocyte subpopulations･

Eur. J.lmmunol. 27: 268012687, 1997.

15. He, W., Sakabe, K., Okuma, M., Itoh, T., and Seiki, K.

Sex steroid modulation of signal transduction in thymus epithelialcell･ culture.

Pathophysiology h press.

＼

-6-16. Nakamurai M., Yagi, H., Endo, Y., Ishii, T･, and.Itoh, T･

Aminobisphosphonate affects the murine hematopoietic activityinthe bone marrow and the

spleen: Atime kinetic study･

(発表予定)

17･ Ohtsu, S･, Yagi, H･, Nakamura, M･, Ishii, T･, Kayaba, S･, Soga, H･, Gotoh,七･, Rikim-,

A., Kokubun, S., andltoh, T.

Enhanced neutrophilic granulopoleSis in rheumatoid arthritis･ hvolvement of neutrophilsin

disease progression.

(発表予定)

18･ Kayaba, S･, Nakamura, M･, Yagi, H･, Soga, H･, Ogata, M･, Ishii, T･, Gotoh, H･, Ohtsu, S･,

Kasahara, S., Ohara, S., Toyota, T.,and Itoh, T･

Stimulation of intraepitheliallymph∝ytes via TCRs triggers rapidand extensive

apoptosis of epithelialcells of the jejunum and causes severe diarrhea･

(発表予定)

(2)口頭発表

1. T. Fukumoto, andT. Itoh

Current topics of the structure and function ofthethymus.

2.八木秀樹､中村雅典､伊藤恒敏 胸腺リンパ球の移出機構について 3.中村雅典､八木秀樹､伊藤恒敏 胸腺リンパ球の細胞死について 4.伊藤恒敏､八木秀樹､中村雅典 正常組織内における細胞死の多様性 5.中村雅典､八木秀樹､伊藤恒敏 胸腺リンパ球の細胞死 6.八木秀樹､中村雅典､笠原森､伊藤恒敏 第100回日本解剖学会総会､東京(1995) 解剖学雑誌 70, S38 (1995) 第100回日本解剖学会稔会､東京(1995) 解剖学雑誌 70, S39 (1995) 第100回日本解剖学会総会､東京(1995) 解剖学雑誌 70, S39 (1995) 第100回日本解剖学会総会､東京(1995) 解剖学雑誌 70, S60 (1995) 第100回日本解剖学会総会､東京(1995) 解剖学雑誌 70, S139 (1995)

解剖学雑誌 70, S147 (1995) 7.坂部貢､清木勘治､伊藤恒敵 性ホルモンの胸腺上皮細胞(TEC)に対する作用 一正常TECと異常TEC (胸腺腫)を比較して一 第100回日本解剖学会総会､東京(1995) 解剖学雑誌 70, S148 (1995) 8.中村雅典､八木秀臥遠藤康男､大津進､力九時､伊藤恒敏        l 骨吸収抑制剤Aminobisphosphonate (ABP)の造血機構への影響 第39回日本リウマチ学会総会､大阪(1995) TheRYUMACH1 35, 284 (1995) 9.伊藤恒敏､中村雅典､八木秀樹 DNAの断片化を伴わない胸腺リンパ球の細胞死 第19回日本リンパ学会総会､大阪(1995) リンパ学18, 284 (1995) 10.中村雅典､八木秀樹､遠藤康男､伊藤恒敏 Aminobisphosphonateの造血機構に対する影響 歯科基礎医学会､東京(1995) 歯科基礎医学会雑誌 37 (補冊) , 146 (1995) ll.伊藤恒敏､石井 正､八木秀樹､中村雅典､萱場尚-､後藤孝浩 ステロイド投与によるマウス胸腺リンパ球の死 日本解剖学会第41回東北･北海道連合地方会､札幌(1995) 解剖学雑誌 70, 502 (1995) 12.八木秀樹､中村雅典､石井 正､萱場尚-､後藤孝浩､笠原 森､伊藤恒敏 胸腺cD4+CDS+細胞亜群の形態学的解析 第25回日本免疫学会総会､福岡(1995) 日本免疫学会総会記録 25, 267 (1995) 13.萱場尚-､中村雅典､八木秀樹､石井 正､後藤孝活､伊藤恒敏 腸上皮内リンパ球刺激による小腸上皮細胞のapoptosis誘導 第25回日本免疫学会稔会､福岡(1995) 日本免疫学会総会記録 25, 279 (1995) 14.中村雅典､八木秀樹､遠藤康男､石井 正､萱場尚-､後藤孝活､伊藤恒敏 骨吸収抑制剤Aminobisphosphonate (ABP)の造血機構への影響 第25回日本免疫学会総会､福岡(1995) 日本免疫学会総会記緑 25, 312 (1995) 15.石井 正､八木秀樹､中村雅典､萱場尚-､後藤孝浩､伊藤恒敏 ステロイド投与による胸腺リンパ球細胞死の解析 第25回日本免疫学会総会､福岡(1995) 日本免疫学会総会記録 25, 344 (1995) 16.後藤孝治､中村雅典､八木秀樹､萱場尚-､石井 正､伊藤恒敏

Most thymocytes die inthe absence of DNA触gmentation

第25回日本免疫学会総会､福岡(1995) 日本免疫学会稔会記録 25, 345 (1995) 17.石井 正､八木秀樹､中村雅典､笠原 森､伊藤恒敏 ソーティング胸腺リンパ球亜群の形態学的解析 第15回胸腺研究会､仙台(1996) 日本胸部疾患学会誌 (1996) 18･八木秀樹､中村雅草､伊藤恒敏

一8-先天性免疫不全マウス(CTS)を用いた胸腺リンパ球の移出機構の解析 第15回胸腺研究会､仙台(1996) 日本胸部疾患学会誌 (1996) 19.中村雅典､八木秀樹､石井 正､萱場尚-､後藤孝治､伊藤恒敏 ステロイド投与による胸腺リンパ球の細胞死の解析 第15回胸腺研究会､仙台(1996) 日本胸部疾患学会畠(1996) 20.伊藤恒敏(シンポジウム｢リンパ器官構造解明への実験的･病理学的アプローチ｣ ) 胸腺リンパ球分化と胸腺上皮 第101回日本解剖学会稔会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 320 (1996) 21.中村雅典､八木秀樹､石井 正､伊藤恒敏 アミノビスフオスフォネ-ト(アミノBP)の造血機構への影響 第101回日本解剖学会総会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 338 (1996) 22.後藤孝浩､中村雅典､八木秀樹､曽我浩之､萱場尚-､石井 正､伊藤恒敏 5-bromodeoxyuridine (BdU)によるニワトリ四肢奇形のApoptosisの解析 第101回日本解剖学会稔会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 389 (1996) 23.萱場尚-､中村雅典､八木秀樹､曽我浩之､石井 正､後藤孝治､伊藤恒敏､尾形雅君 腸上皮内リンパ球(EL)刺激による小腸上皮細胞のapoptosis誘導 第101回日本解剖学会総会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 401 (1996) 24.尾形雅君､村田亮､引地 登､中村雅典､八木秀樹､曽我浩之､萱場尚-､石井 正､後藤孝活､ 伊藤恒敏 シクロスポリンA (CyA)の小腸上皮細胞への影響 第101回日本解剖学会総会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 402 (1996) 25.八木秀樹､中村雅典､石井 正､笠原 森､伊藤恒敏 胸腺cD4+CD8+細胞亜群の形態学的解析 第101回日本解剖学会総会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 458 (1996) 26.石井 正､八木秀樹､中村雅典､曽我浩之､萱場尚-､後藤孝活､伊藤恒敏 ステロイド投与による胸腺リンパ球細胞死の解析 第101回日本解剖学会捻会､福岡(1996) 解剖学雑誌 71, 459 (1996) 27.大津 進､八木秀樹､中村雅典､国分正一､伊藤恒敏､力九 曝 慢性関節リウマチの骨髄中の塀粒球分化の異常について 第101回日本リウマチ学会総会､福島(1996)ノ. TYIeRYUMACHI 36, 360 (1996) 28.中村雅典､八木秀樹､遠藤康男､大津 進､力丸 場､伊藤恒敏 関節炎発症マウスに対する骨吸収抑制剤Aminobisphosphonatc(ABP)の影響 第101回日本リウマチ学会稔会､福島(1996) nleRYUMACH1 35, 284 (1996)

mouse.

The 1 Oth htemationaI Congress of Transplantadon Surgery･ BaJtX,Ion ( 1996)

30.何 威､坂部 貢､境 紀枝､清木勘治､伊藤恒敏 培養胸腺上皮細胞の増殖･機能に及ぼす性ホルモンの影響一細胞内情報伝達機構と胸腺ホルモン 分泌を関連させて一 第20回日本リンパ学会総会､徳島(1996) 31.曽我浩之､中村雅典､八木秀樹､石井正､後藤孝治､萱場尚一､大津進､伊藤 恒敏1 マウス胸腺マクロファージの多様性 日本解剖学会第42回東北･北海道連合地方会､山形(1996) 解剖学雑誌 71, 556 (1996) 32.石井 正､八木秀樹､中村雅典､曽我浩之､萱場尚-､後藤孝活･伊藤恒敏 Flow cytometryを用いたTUNEL法によるDNA断片化の定量 第26回日本免疫学会総会､横浜(1996) 日本免疫学会総会記録 26, 160 (1996) 33.後藤孝治､中村雅典､八木秀樹､萱場尚-､石井 正､曽我浩之､大津進､伊藤恒敵 艦中心におけるB細胞の大部分はDNAの断片化なしに死に至る 第26回日本免疫学会総会､横浜(1996) 日本免疫学会総会記録 26, 180 (1996) 34.曽我浩之､中村雅典､八木秀樹､石井 正､後藤孝浩､萱場尚-､大津進､伊藤恒敏 マウス胸腺マクロファージの多様性 第26回日本免疫学会総会､横浜(1996) 日本免疫学会総会記録 26, 229 (1996) 35.八木秀臥大津 進､中村雅典､石井 正､力丸 場､伊藤恒敏 慢性関節リウマチ患者骨髄におけるCD15+16 細胞の増加 第26回日本免疫学会総会､横浜(1996) 日本免疫学会総会記鏡 26, 302 (1996) 36.萱場尚一､中村雅典､八木秀樹､大津 進､石井 正､後藤孝活､伊藤恒敏 †8T細胞による腸上皮細胞死の制御 第26回日本免疫学会総会､横浜(1996) 日本免疫学会総会記録 26, 388 (1996)

37･ Komiyama, K･, Yoshimura･ M･･ Iwase･ T･･ Itoh･ T･･ Veamlan･ J･ P･･ and Moro･ I･

SC in thymic epithelial cells

9th IntemationalCongress of MucosalImmunology, Sydney ( 1997)

38.萱場尚-､中村雅典､八木秀樹､曽我浩之､石井 正､後藤孝治､伊藤恒敏 腸上皮間リンパ球(正L)による小腸上皮細胞死の制御

第102回日本解剖学会総会､名古屋(1997)

解剖学雑誌 72, 301 (1997)

39. Masan.riNakamura, Hideki Yagi, Hiroyuki Soga, Shoichi Kayaba, Tadashi lshii, Takahiro Gotoh & Tsunetoshi

ltoh

Death of germinalcenter B cells without DNA fragmentation

第102回日本解剖学会総会､名古屋(1997) 解剖学雑誌 72, 304 (1997) 40.後藤孝治､中村雅典､曽我浩之､八木秀樹､石井 正､萱場尚-､伊藤恒敏 マウス肢芽アポトーシス部におけるマクロファージの解析 第102回日本解剖学会稔会､名古屋(1997) 解剖学雑誌 72, 345 (1997) ＼

-10-41.曽我浩之､中村雅典､八木秀樹､萱場尚-､石井 正､後藤孝浩､伊藤恒敏 マウス胸腺のマクロファージ系 第102回日本解剖学会総会､名古屋(1997) 解剖学雑誌 72, 358 (1997) 42.大津 進､中村雅典､八木秀樹､力九 時､伊藤恒敏､国分正一 RA骨髄内での頼粒球系細胞による骨梁破壊の可能性 第101回日本リウマチ学会総会､基古屋(1997) TheRYUMACHt 37, 343 (1997) 43.曽我浩之､中村雅典､八木秀樹､石井正､後藤孝浩､萱場尚-､伊藤恒敏 ステロイド投与後のマウス胸腺マクロファージによる会食 日本解剖学会第43回東北･北海道連合地方会､盛岡(1997) 解剖学雑誌 72, 471 (1997) 44.八木秀樹､神波力也､中村雅典､石井正､千葉健治､伊藤恒敏′ 新規免疫抑制剤FTY720のマウス肝リンパ球に与える影響 第27回日本免疫学会総会､札幌(1997) 日本免疫学会総会記録 27, 366 (1997) 45.曽我浩之､中村雅典､八木秀樹､石井正､後藤孝活､萱場尚-､伊藤恒敏 マウス胸腺マクロファージ系のステロイド投与時における動悲 第27回日本免疫学会総会､札幌(1997) 日本免疫学会総会記録 27, 374 (1997) 46.曽我浩之､中村雅典､八木秀樹､石井正､後藤孝治､萱場尚-､伊藤恒敏 マウス胸腺のマクロファージ 第17回日本胸腺研究会､岡山(1998)

(3)出版物

1･ Tsunetoshi ltoh, M. Nakamura, H. Yagi, H. Soga and T. lshii

Thymocyte and BICeJI Death wJ'thout DNA Fragmentation. ln Apoptosis and us Modu/ation by Drugs (Ed. R. G. Cameron and G. Feuer),

Springer, 1998

2.伊藤恒敏 免疫組織In ｢標準細胞生物学｣ (石川春律､近藤尚武編)

3.伊藤恒敏､中村雅典､八木秀樹､曽我浩之 胸腺､リンパ節におけるアポトー

シス In ｢臓器別アポトーシス証明法｣ (大槻勝紀､小路武彦､渡辺慶一編)

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