JAK1/2はミクログリアにおけるインターフェロンガンマとリポ多糖の相乗効果を調節する

2024-08-02 Fri
JAK1/2が小膠細胞におけるインターフェロンγとリポ多糖の相乗効果を制御する『Journal of Neuroimmune Pharmacology』は2024年に「JAK1/2が小膠細胞におけるインターフェロンγとリポ多糖の相乗効果を制御する」というタイトルの研究論文を発表しました。この論文はダルハウジー大学薬理学部のAlexander P. YoungとEileen M. Denovan-Wrightによって完成されました。この研究は、小膠細胞がリポ多糖（LPS）などの外因性炎症刺激とインターフェロンγ（IFNγ）などの内因性炎症メディエーターに反応するメカニズムとそのシグナル経路を探究しています。
研究背景脳内常在免疫細胞である小膠細胞は、神経炎症の調節に重要な役割を果たしています。小膠細胞は中枢神経系で炎症を抑制し組織修復を促進できますが、場合によっては過剰に活性化され、二次的な神経細胞損傷と認知障害を引き起こす可能性があります。例えば、アルツハイマー病（AD）などの慢性神経変性疾患や敗血症関連脳症などの急性疾患では、小膠細胞の過剰活性化が神経細胞死を悪化させます。
リポ多糖（LPS）はグラム陰性菌の細胞壁成分で、TLR4受容体を介して小膠細胞を活性化します。インターフェロンγ（IFNγ）は内因性の炎症促進性サイトカインで、LPSと相乗的に作用して小膠細胞の炎症促進型表現型を増強します。しかし、LPSとIFNγの小膠細胞レベルでのシグナル相互作用メカニズムはまだ明確ではなく、これが薬物開発の困難さの一因となっています。
研究目的と意義この研究は、TLR4とIFNγ受容体（IFNGR）の下流シグナル経路を系統的に阻害することにより、LPSとIFNγの相乗効果メカニズムを解明し、異なる細菌種由来のLPSが小膠細胞に及ぼす影響の違いを評価し、JAK1/2シグナルの遮断の治療効果を探ることを目的としています。
研究方法と手順細胞培養と処理研究では複数の細胞モデルを使用しました：小膠細胞のSIM-A9細胞、マクロファージのRAW 264.7細胞、神経細胞系のSTHDHQ7/Q7です。各細胞は特定の培養条件下で維持され、実験前に適切なサイトカインと阻害剤で処理されました。
LPSとIFNγの相乗効果研究では、IFNγとLPSの濃度を徐々に増加させ、小膠細胞の炎症促進活性の指標としてNO放出を測定しました。Griess試薬システムを用いてNO放出を測定し、IFNγとLPSの組み合わせが濃度依存的に顕著なNO放出を相乗的に引き起こすことを発見しました。
シグナル経路の阻害JAK1/2のRuxolitinib、TLR4のTak-242などの特定のシグナル経路阻害剤を使用し、これらの阻害剤がIFNγとLPSを単独または組み合わせて処理した際のNO放出とmRNA発現に与える影響を検討しました。特に、RuxolitinibはIFNγとLPSによって引き起こされる小膠細胞の炎症促進反応を完全に抑制し、JAK1/2がこのシグナル伝達において重要な役割を果たしていることを証明しました。
細菌種由来のLPSの影響異なる由来のLPSの効果の違いを評価するため、研究ではEscherichia coli、Klebsiella pneumoniae、Akkermansia muciniphilaそれぞれ由来のLPSを使用し、K. pneumoniae由来のLPSが他の種類のLPSよりも効力が高く、小膠細胞をより強く活性化することを発見しました。
研究結果と分析LPSとIFNγの相乗効果研究では、IFNγとLPSの併用処理が相乗的にNOを放出することを発見しました。等効果線図と組み合わせ指数分析により、両者の結合が顕著な促進効果を生み出すことが確認されました。これは、循環中のLPSとIFNγ濃度が上昇する様々な病理状態において、小膠細胞が過剰に活性化される可能性があることを示しています。
シグナル経路阻害の効果TLR4とIFNGRの下流シグナル経路を系統的に阻害することで、研究はJAK1/2がLPSとIFNγの組み合わせによって引き起こされる炎症促進反応において重要な調節役を果たしていることを示しました。特に、JAK1/2阻害剤Ruxolitinibの使用は小膠細胞の炎症促進反応を完全に阻止することができ、これはJAK1/2がこのプロセスにおいて重要な薬物介入標的である可能性を示しています。
細菌種由来のLPSの違い研究では異なる由来のLPSの効果を比較し、K. pneumoniae株のLPSが最も強い炎症促進作用を持ち、A. muciniphilaのLPSの効力が最も弱いことを発見しました。これはLPSの由来が小膠細胞の活性化プロセスにおいて重要な役割を果たし、異なる菌株のLPSが異なるメカニズムを通じてTLR4の活性化に影響を与える可能性があることを示しています。
二次的神経細胞損傷IFNγとLPSを調整し、確立された条件培地システムにおいて、前処理した小膠細胞培養液がSTHDHQ7/Q7神経細胞に様々な程度の損傷を与えることを発見しました。特に、条件培地中のRuxolitinibが神経細胞死を顕著に減少させ、JAK1/2阻害が潜在的な治療戦略として実行可能であることをさらに支持しました。
結論と価値この研究は、LPSとIFNγの相乗効果が小膠細胞を活性化する具体的なメカニズム、特にJAK1/2シグナル経路を通じた調節を明らかにしました。研究結果は、多くの病理状態において、LPSとIFNγの相乗効果が小膠細胞の過剰活性化を引き起こし、その結果、神経炎症を悪化させる可能性があることを示しています。したがって、JAK1/2を標的とした阻害は、関連する神経障害を治療する効果的な方法となる可能性があります。この研究は小膠細胞の反応メカニズムに対する理解を拡大しただけでなく、将来の薬物開発に新しいアイデアと方向性を提供しました。
研究のハイライト相乗効果：LPSとIFNγがJAK1/2シグナル経路を通じて小膠細胞で相乗的な炎症促進効果を持つことを初めて明確にしました。
阻害剤の治療効果：Ruxolitinib（JAK1/2阻害剤）がLPSとIFNγの組み合わせによって引き起こされる炎症促進反応を完全に遮断できることを示し、重要な薬物介入の可能性を示しました。
細菌種の違い：異なる細菌種由来のLPSが小膠細胞の活性化において顕著な違いを示すことを発見し、臨床での細菌感染の理解と予防に新しい洞察を提供しました。
炎症条件下での小膠細胞のシグナル伝達メカニズムをより詳細に解明することで、この研究は将来の神経炎症介入戦略を探求するための重要な基盤を築きました。