Myd88の抑制は腸内細菌叢を乱し、NLR経路を活性化するため、DSS誘発性大腸炎の改善に失敗する

生命科学 消化器系 医学 免疫学
Myd88 腸内細菌叢 NLR経路 大腸炎 炎症性腸疾患

炎症性腸疾患（Inflammatory Bowel Disease, IBD）は、慢性で再発性の腸管炎症性疾患であり、主に潰瘍性大腸炎（Ulcerative Colitis, UC）とクローン病（Crohn’s Disease, CD）を含みます。近年、IBDの罹患率は世界的に上昇しており、医療システムに重い負担をかけています。IBDの発症は、微生物叢の不均衡、過剰な免疫反応、腸管バリア機能の障害、および遺伝的素因と関連していると一般に考えられていますが、その正確な病因はまだ明らかではありません。現在の治療法は、長期的な寛解を達成する効果が限られており、しばしば重大な副作用を伴います。

骨髄分化因子88（Myeloid Differentiation Factor 88, Myd88）は、Toll様受容体（Toll-like Receptors, TLRs）の中心アダプター蛋白質であり、宿主の微生物侵入防御や下流の免疫反応の開始において重要な役割を果たします。しかし、Myd88がIBDの病態において果たす役割については議論があります。一部の研究では、Myd88が核因子κB（NF-κB）経路を活性化し炎症反応を促進するため、IBDの治療標的となる可能性が示唆されています。一方で、他の研究では、Myd88の欠損が腸管炎症の感受性を高めることが明らかになっています。したがって、Myd88が腸管炎症において果たす役割とそのメカニズムをさらに研究することは重要です。

論文の出典

本論文は、Jun-Hua Li、Yu Chen、Zheng-Hao Yeらによって共同で執筆され、筆者らは華中科技大学同済医学院附属同済医院の腎臓内科、消化器内科、および臓器移植研究所に所属しています。一部の筆者はドイツのハノーファー医科大学からも参加しています。論文は2024年5月6日に『Precision Clinical Medicine』誌に掲載され、DOIは10.1093/pcmedi/pbae013です。

研究の流れ

1. 研究デザインと実験対象

本研究では、Myd88遺伝子ノックアウト（Myd88−/−）マウスとMyd88阻害剤（TJ-M2010-5）を使用し、Myd88が急性デキストラン硫酸ナトリウム（Dextran Sodium Sulfate, DSS）誘発性大腸炎において果たす役割を調査しました。実験は以下のグループに分けられました： - 野生型（WT）マウス群 - WT-DSS群 - Myd88−/−マウス群 - Myd88−/−-DSS群 - TJ-M2010-5処理群

2. 疾患モデルの作成と処理

急性大腸炎モデルは、マウスに3% DSSを含む水を7日間飲ませることで作成しました。Myd88阻害剤TJ-M2010-5は、DSS処理の1日前から腹腔内注射を開始し、50 mg/kg/日の用量でDSS処理の7日目まで継続しました。腸内細菌叢の影響を排除するため、一部のマウスにはDSS処理の3日前から処理期間中に広域抗生物質（imipenemとvancomycin）を投与しました。

3. 疾患活動指数と組織学的スコア

毎日マウスの体重、糞便の性状、および直腸出血をモニタリングし、疾患活動指数（Disease Activity Index, DAI）を計算しました。結腸組織を固定後、ヘマトキシリン・エオシン（H&E）染色を行い、3人の研究者が盲検法で組織学的スコア（Histological Score, HS）を評価しました。

4. RNAトランスクリプトームと16S rDNAシーケンシング

結腸組織からRNAを抽出し、トランスクリプトームシーケンシングを行い、発現の異なる遺伝子とその関連経路を分析しました。同時に、糞便サンプルを収集し、16S rDNAシーケンシングを行い、腸内細菌叢の組成の変化を分析しました。

5. 蛋白質発現とシグナル経路の分析

ウェスタンブロット法を用いて、Myd88、NF-κB、NLR経路関連蛋白質の発現レベルを検出し、Myd88阻害が炎症シグナル経路に与える影響を分析しました。

主な結果

1. Myd88阻害はDSS誘発性大腸炎を緩和しなかった

Myd88−/−マウスとTJ-M2010-5処理群のマウスでは、NF-κBの活性化レベルが対照群に比べて有意に低かったものの、大腸炎の重症度（DAI、結腸の長さ、組織学的スコア）には有意な差は見られませんでした。さらに、Myd88阻害は結腸組織中の炎症性サイトカイン（TNF-α、IFN-γ、IL-1βなど）の発現レベルを有意に低下させませんでした。

2. Myd88阻害は腸内細菌叢の組成を変化させた

16S rDNAシーケンシングの結果、Myd88阻害は腸内細菌叢の組成に不利な変化をもたらし、主にプロテオバクテリア門（Proteobacteria）の増加とファーミキューテス門（Firmicutes）の減少が観察されました。DSS誘発性大腸炎モデルでは、TJ-M2010-5処理群のマウスではプロテオバクテリア門の割合が対照群に比べて有意に高くなりました。

3. NLRシグナル経路の活性化

RNAトランスクリプトーム分析により、Myd88阻害後、NLRシグナル経路関連遺伝子の発現が有意に上昇することが明らかになりました。さらに、NLRシグナル経路の遮断や広域抗生物質の投与により、Myd88阻害では緩和されなかった大腸炎の重症度が改善されました。

4. 抗生物質処理は大腸炎を改善した

広域抗生物質の投与により、Myd88阻害マウスのプロテオバクテリア門の割合が有意に減少し、NLRシグナル経路の活性化が抑制され、大腸炎の重症度が改善されました。

結論

本研究は、Myd88阻害がNF-κB経路の活性化を部分的に抑制する一方で、腸内細菌叢の組成に不利な変化をもたらし、NLRシグナル経路を活性化することで、最終的にDSS誘発性大腸炎を緩和しないことを示しました。この発見は、Myd88が腸管炎症において果たす複雑な役割を明らかにし、Myd88を単独で阻害するだけではIBDの治療には不十分である可能性を示唆しています。一方で、腸内細菌叢やNLRシグナル経路を同時に調節することが、より効果的な治療戦略となる可能性があります。

研究のハイライト

  1. Myd88阻害の複雑な役割：Myd88阻害はNF-κB経路を抑制する一方で、腸内細菌叢の変化を通じてNLR経路を活性化し、大腸炎の緩和に至らないことが明らかになりました。この発見は、Myd88をIBD治療に応用する際の新たな視点を提供します。

  2. 腸内細菌叢と免疫経路の相互作用：本研究は、腸内細菌叢とNLRシグナル経路の相互作用を明らかにし、炎症性腸疾患における腸内微生物の重要性を強調しています。

  3. 併用治療戦略の提案：研究結果は、Myd88を単独で阻害するだけではIBDの治療には不十分である可能性を示しており、腸内細菌叢やNLRシグナル経路を同時に調節することが、より効果的な治療戦略となる可能性を示唆しています。

研究の意義

本研究は、Myd88が腸管炎症において果たす複雑な役割を明らかにしただけでなく、IBDの治療に新たな視点を提供しました。腸内細菌叢と免疫シグナル経路を同時に調節することで、将来的にIBDのより効果的な治療法が開発される可能性があります。さらに、本研究は、腸内細菌叢と免疫システムの相互作用を理解するための重要な実験的根拠を提供しています。