炎症性腸疾患における腸管マクロファージの鉄動態と免疫代謝学に基づく機能変化の解明

基于铁动力学和肠道巨噬细胞免疫代谢在炎症性肠病中阐明功能变化

基本信息

批准号：
20J14406
负责人：
北本博規
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14406/
关键词：
炎症性腸疾患腸管マクロファージ細胞内鉄免疫代謝学

项目摘要

前年度までにIL-10KOマウスの食餌鉄を制限することで腸炎が軽減することを確認しており、腸管マクロファージ由来の炎症性サイトカインの遺伝子レベル・蛋白レベルの発現低下を確認していた。また大腸からLPMCを単離してフローサイトメトリーで解析を行ったところ、食餌鉄制限を行うことで、①LPMC中のマクロファージ総数が減少、②腸管マクロファージの細胞内鉄量が減少、③Monocyte waterfall（Ly-6C/MHCⅡで二次元展開し細胞集団の分布を確認）における成熟マクロファージの比率が低下、④腸管マクロファージのM2マーカー（CD206）の発現が増加していることを明らかにした。さらに、免疫代謝学に基づく解析として、IL-10 KOマウスのBMDMを用いて細胞内鉄をキレートした際の糖代謝の変化をFlux Analyzerにより検討したところ、鉄キレート群ではLPS刺激の有無によらずミトコンドリアでの酸化的リン酸化が低下していることを確認していた。該当年度はまずIL-10KOマウスのBMDMを用いて、細胞内鉄を減少させた時に引き起こされる免疫学的変化をRNA-seqにより網羅的に解析し、鉄キレートによって酸化的リン酸化が抑制され、解糖系が亢進するという免疫代謝学的な変化が明らかとなった。さらにこのphenotypeの背景にAMPK pathwayの活性化が見られ、逆に鉄キレートBMDMにAMPK阻害薬を使用することで炎症性サイトカイン産生能が一部回復し、pro-inflammatoryなphenotypeへと傾くことが確認出来た。また、食餌鉄を制限したIL-10KOマウスの腸管マクロファージにおいてもAMPKの相対的な活性化が確認されたことから、in vivoで確認された食餌鉄制限による腸炎軽減の免疫学的機序において、AMPK活性化が関与しているものと考えられた。

直到上一年，人们已经证实，限制IL-10KO小鼠的饮食铁可以降低肠炎，并证实，基因和蛋白质水平的表达降低了肠道巨噬细胞的炎性细胞因子的表达。此外，当从大肠中分离LPMC并通过流式细胞仪对其进行分析时，他们发现1）LPMC中巨噬细胞的总数减少，2）肠内铁的肠内铁的量，3）在单细胞级别的成熟型含量（ly-6c/Mhc6c）中的成熟元素比例（3）种群）和4）肠道巨噬细胞中M2标记（CD206）表达的增加。此外，作为基于免疫代谢研究的分析，我们研究了使用Flux Analyzer在IL-10 KO小鼠中使用BMDM螯合细胞内铁时葡萄糖代谢的变化，并确认在铁酸酯组中，线粒体中的氧化磷酸化在铁酸酯组中没有降低LPS是否刺激了LPS。在有关的一年中，我们首先分析了使用IL-10KO小鼠的BMDM减少细胞内铁引起的免疫学变化，并揭示了免疫代谢变化，在这些变化中，铁螯合物抑制铁螯合的氧化磷酸化和增加的糖酵解。此外，在该表型的背景下观察到AMPK途径的激活，相反，在铁螯合物BMDM中使用AMPK抑制剂可以恢复产生促炎性细胞因子的能力，从而导致促炎性表型。此外，在饮食中限制的铁限制的IL-10KO小鼠的肠道巨噬细胞中也证实了AMPK的相对激活，并且人们认为AMPK激活参与了减少饮食中炎性铁限制的免疫学机制。