Autoimmunology Research

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P2X4受容体は自己免疫性脳炎におけるミクログリアの活性化を制御し、再ミエリン化を促進する

要旨
ミクログリアは、脳の微小環境を調査し、傷害や感染のシグナルを検出する。

また、病原体や組織傷害によって引き起こされる炎症の開始と解決に不可欠である。

したがって、病態におけるミクログリアの反応機構を理解することは、再生医療を推進する上で極めて重要である。

ここでは、自己免疫炎症時のミクログリア/マクロファージにおけるプリン作動性受容体P2X4(P2X4R)の役割について解析した。

P2X4Rシグナルの遮断は、実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)モデルの臨床症状を悪化させ、また、炎症性表現型へのミクログリアの活性化を促進し、ミエリンの貪食を阻害した。

さらに、ミクログリアにおけるP2X4Rの遮断は、in vitroでのオリゴデンドロサイトの分化とリゾレシチン誘発脱髄後の再ミエリン化を停止させた。

一方、アロステリックモジュレーターであるイベルメクチン(IVM)によるP2X4Rシグナルの増強は、ミクログリアを抗炎症表現型に切り替え、ミエリン貪食を増強し、再ミエリン化反応を促進し、EAEの臨床症状を改善させることが分かった。

この結果は、P2X4Rがミクログリア/マクロファージの炎症反応を調節することを証明し、現在使用されているミエリン損傷の修復を促進する薬剤の中でIVMが潜在的な候補であることを明らかにするものであった。

 

はじめに
多発性硬化症(MS)は、脳と脊髄の慢性炎症性疾患であり、脱髄と神経変性をもたらす。臨床的な疾患経過は、通常、可逆的な神経障害のエピソードで始まり(再発・寛解型MS;RRMS)、その後、不可逆的な神経機能低下を伴う進行期(二次進行型MS;SPMS;Dendrou et al, 2015)へと移行する。多発性硬化症の特徴である脱髄病変は、炎症、脱髄、グリオシス、神経軸索変性を促進する血液脳関門(BBB)を越えた免疫細胞の浸潤によって引き起こされます(Dendrou et al, 2015; Lassmann & Bradl, 2017)。軸索の喪失は、MSおよびその動物モデル実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)の急性期および慢性期の両方で発生し、代償的な中枢神経系(CNS)メカニズムの喪失は、RRMSからSPMSへの移行に寄与する(Ransohoff、2012;Dendrou et al、2015)。活性化したミクログリアおよびマクロファージは、その数がMS病変における軸索損傷の程度と相関するため、神経変性に寄与すると考えられている(Bitsch et al, 2000; Rasmussen et al, 2007; Fischer et al, 2013; Vogel et al, 2013)。ミクログリア/マクロファージの活性化は、EAE発症の初期段階の1つを表し、T細胞の発生および血液由来細胞の浸潤に先行し、おそらく引き金になると考えられる(Heppner et al, 2005; Ajami et al, 2011; Goldmann et al, 2013; Yamasaki et al, 2014; Yoshida et al, 2014)。しかし、他の研究は、ミクログリア/マクロファージの活性化が、神経栄養因子および免疫抑制因子を提供し、回復を促進することによって、病理学的プロセスに対抗することを示している(Kotter et al, 2006; Miron & Franklin, 2014; Lampron et al, 2015)。

ミクログリア/マクロファージは、連続的な活性化状態のスペクトルを有する高度に異質な免疫細胞である(Xue et al, 2014)。いわゆる古典的に活性化されたまたは炎症性であるミクログリア/マクロファージと交互に活性化されたまたは抗炎症性であるミクログリア/マクロファージはこのスペクトルの対極にある(Mosser & Edwards, 2008; Murray et al, 2014; しかしRansohoff, 2016も参照されたい)。このような分類は、マクロファージ/ミクログリアの可塑性の複雑さを過小評価しているが、それでもこの区別は、疾患発症における自然免疫系の多様な機能を探求するための有用な枠組みを提供するものである。抗炎症性マクロファージは、Th2免疫、創傷治癒、エフェクターT細胞機能の抑制の仲介に中心的な役割を果たすことが示されている(Mosser & Edwards, 2008)。MSでは、炎症性ミクログリアはすべてのタイプの病変に存在し、軸索の損傷と相関している。一方、抗炎症性ミクログリアは急性活動性病変と効率的な再ミエリン化が起こる慢性活動性病変の縁で増加している(Miron et al, 2013)。抗炎症性ミクログリアは、オリゴデンドロサイト前駆細胞の分化を促進する抗炎症性サイトカインや成長因子を分泌し、ニューロンを損傷から保護する(Butovsky et al, 2006; Mikita et al, 2011; Starossom et al, 2012; Miron et al, 2013; Yu et al, 2015)。最後に、炎症促進から抗炎症へのスイッチのブロックは、慢性不活性MS病変におけるミエリン形成不全に寄与すると仮定されている(Miron et al, 2013; Sun et al, 2017)。

 

CNSの主要な免疫エフェクター細胞である監視型ミクログリアは、感染や脳の病理学的損傷のセンサーとして働き、損傷組織のエンドサイトーシスとファゴサイトーシスを頂点とする活性化のプロセスを急速に変化させる。複数のシグナルがミクログリア細胞に集中し、その機能状態を積極的に維持または変化させ、ミクログリア機能の特定のレパートリーを編成している。病原体がない場合、ミクログリアは、損傷関連分子パターン(DAMPs)または「内因性危険信号」として知られる、通常細胞内に存在する分子の放出を認識することによって、損傷を感知する(Di Virgilio, 2007)。近年、ATPは自然免疫および適応免疫に関与する危険信号として特徴づけられ(Junger, 2011)、そのプリン作動性P2受容体との相互作用を通じてミクログリアにおける多数の応答を引き起こす(Domercq et al, 2013)。P2受容体は、そのシグナル伝達特性から、Gタンパク質結合型のメタボトロピックP2Y受容体(P2YR)と、ヌクレオチドゲート型イオンチャネルであるイオントロピックP2X受容体(P2XR)にさらに細分化することができます(Domercq et al, 2013)。我々はこれまでに、EAEの活性化ミクログリアやヒトMS視神経サンプルにおいて、プリン作動性P2X4Rが高発現していることを確認している(V?zquez-Villoldo et al, 2014)。ここでは、P2X4Rが、脱髄後のミクログリア炎症カスケードおよびその結果生じる修復反応の重要な制御因子であることを明らかにした。


研究成果
P2X4Rの発現はEAEで上昇する
末梢神経損傷後、脊髄後角のミクログリアは反応性表現型を示し、プリン作動性P2x4rを含む様々な遺伝子の発現を上昇させる(Tsuda et al, 2003; Beggs et al, 2012)。したがって、我々は以前、多発性硬化症(MS)サンプルおよび急性EAEモデルにおける免疫攻撃のピーク時にP2x4r mRNAの発現の増加を検出しました(V?zquez-Villoldo et al, 2014)。我々はさらに、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク質(MOG)で免疫したEAEマウスにおけるP2x4r発現の時間経過を解析しました。P2x4rの発現レベルは、疾患のピーク時に上昇し、回復期(30日;図1A)にも上昇したままであった。興味深いことに、P2x4rの発現量と神経学的スコアとの間には、ピーク時と回復時の両方で強い相関が見られた(図1A;それぞれr 2 = 0.99 および 0.61)。以前のデータでは、インターフェロン制御因子8(IRF8)?IRF5転写軸が、ミクログリアをP2X4R+反応性表現型にシフトさせるための重要な制御因子であることが示されている(Masuda et al, 2014)。したがって、Irf8とIrf5転写因子が疾患のピーク期と回復期に発現上昇し、その発現がP2x4rの発現とよく相関していることが観察された(図1B)。P2x4rの発現上昇は、EAE回復期の脊髄のFACSで分離したミクログリア(Cd11b+CD45high)でも検出された(図1C)。

 


P2X4R遮断はEAEを増悪させる
次に、免疫後10日(dpi)の発症からP2X4RアンタゴニストTNP-ATP(10mg/kg)を毎日投与したマウスで、EAE発症におけるP2X4Rの役割を検証した。この時間窓は、以前に報告されたように(Ajami et al, 2011)、ミクログリアの活性化と一致し、免疫プライミングを妨げない。ミクログリアは、EAE誘導の初期段階で死亡し、この集団は、浸潤する単球によって補充され、麻痺への進行を促進する(Ajami et al, 2011)。P2X4R遮断がLPS誘発ミクログリア細胞死を防ぐことが以前に示されたため(V?zquez-Villoldo et al, 2014)、TNP-ATPによるミクログリア細胞死の遮断が単球による置換を防ぎ、EEEの臨床症状を改善すると推論された。一方、TNP-ATPによるP2X4Rの遮断は、EAE疾患を増悪させた(図2A)。従って、皮質脊髄路の潜伏期はTNP-ATP投与マウスで有意に増加し(図2A)、脱髄が進んでいることを示唆した。次に、実験終了時の脊髄切片を、中枢神経系におけるミクログリア/マクロファージの同定によく用いられるマーカーであるイオン化カルシウム結合アダプタータンパク質1(Iba1)に対して染色した。TNP-ATP投与マウスでは、脊髄の白質および灰白質において、車両投与EAEマウスと比較してIba1+細胞の有意な増加が認められた(図2B)。この増加は、同じ神経学的スコア(図EV1)でも観察され、おそらく、ミクログリア/マクロファージの数の増加は、P2X4R遮断後の高いEAE重症度の結果だけではないことを示す。

 

次に、P2X4?/?マウスを用いて、EAEの病態においてP2X4Rが果たす役割を確認した。まず、P2X4Rの欠損が正常な状態のミクログリアやオリゴデンドロサイトに影響を与えるかどうかを確認した。その結果、2ヶ月齢のP2X4?/? マウスの脊髄では、Iba1+細胞の数や形態、Olig2+オリゴデンドロサイトの数に変化は見られなかった(Appendix Fig S1)。次に、WTマウスとP2X4?/? MOG注入マウスで神経学的スコアを比較した。TNP-ATPで得られた結果と同様に、P2X4?/? マウスは、EAEの悪化、皮質脊髄路の高潜伏、Iba1+ミクログリア/マクロファージ細胞数の増加を示した(図2C)。TNP-ATPの効果がP2X4R依存的であることをさらに評価するために、P2X4?/? マウスを発症時からTNP-ATPで処理した。TNP-ATPは、P2X4?/? マウスのEAE疾患の経過を変化させることができなかった(図2D)。これらのデータはすべて、EAEの病因においてP2X4Rが果たす役割を確認するものであった。

EAE中、T細胞は臨床症状の発症前にマウス末梢免疫系でプライミングされる(Stromnes & Goverman, 2006)ことから、発症後にTNP-ATPを投与しても、T細胞浸潤に影響を与えないことが示唆される。この仮説を裏付けるために、我々は、別のセットのマウスにおいて、ビヒクルおよびTNP-ATP投与マウスの疾患のピーク時の脳(図EV1)および脊髄(図2E)の免疫細胞浸潤(CD4+ T細胞、CD8+ T細胞、γδ T細胞、好中球およびマクロファージ)をフローサイトメトリーにより分析した。その結果、EAEのピーク時にTNP-ATP投与マウスとビヒクル投与マウスでは、脊髄(図2E)と脳(図EV1)のCD8+T細胞がTNP-ATP投与マウスで有意に増加した以外は、すべての中枢神経系浸潤CD45+白血球について同様の割合で存在することがわかった。さらに、TNP-ATPの存在下または非存在下で抗CD3/CD28でin vitroの単離脾臓細胞を3日間刺激し、CD4+およびCD8+T細胞の増殖を測定することによって、T細胞機能に対するP2X4Rの役割を直接評価した。さらに、PMA/イオノマイシンで刺激した細胞の細胞内サイトカイン染色によりT細胞サイトカイン産生を決定した。重要なことは、in vitroアッセイで、リンパ球上のP2X4Rの遮断は、T細胞増殖またはサイトカイン産生を変化させないことが示されたことである(図2F)。

適応免疫系におけるP2X4Rの関与をさらに除外するために、追加のEAE実験を行い、プライミング期(0?17 dpi)にTNP-ATPをマウスに投与した。TNP-ATP投与は発病に影響を与えなかった(図3A)。ピーク時に、末梢(脾臓、リンパ節)および脊髄の免疫反応をフローサイトメトリーで定量したところ、TNP-ATPを投与したマウスは、脾臓、リンパ節、脊髄の免疫反応が低下していた。プライミング段階でのTNP-ATPによる処理は、脾臓、リンパ節、または脊髄におけるCD4+ T細胞、CD8+ T細胞、およびγδ T細胞の数を変えなかった(Fig 3B)。CD4+T細胞応答をさらに評価するために、我々はFoxp3とRor、それぞれTregとTh17を指定する転写因子、およびTh1細胞のシグネチャーサイトカインであるIfngのmRNAを測定した。TNP-ATP処理後の転写産物発現の変化は検出されなかった(図3C)。最後に、P2X4R遮断が免疫プライミング期のT細胞の浸潤を変化させ得るかどうかを確認するために、初期病変および進行中の白血球浸潤のマーカーとしてマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)活性の追跡を可能にする放射性リガンドを用いてPETイメージングによりBBB崩壊を測定した(Gerwien et al, 2016)。疾患のピーク時に腰部脊髄でMMP活性の増加が検出されたが、免疫プライミング中にTNP-ATPで処理しても、EAEのMMP-PETシグナルは変化しなかった(図3D)。これらのデータから、P2X4Rの遮断は、免疫の効果およびMOGに対するT細胞免疫応答を妨げないことが示唆された。

 

ミクログリア極性化におけるP2X4Rの役割
ミエリンのクリアランスは再髄鞘化と回復に必要であり(Li et al, 2005; Kotter et al, 2006; Neumann et al, 2009)、貪食と再髄鞘化はミクログリア/マクロファージの分極によって調節されるので(Miron et al, 2013)、P2X4Rはこのプロセスに関与していると推測された。まず、TNP-ATP-およびビヒクル投与したEAEマウスにおいて、ミクログリア/マクロファージの状態を確認した。ビヒクル投与とTNP-ATP投与のEAEマウスの腰髄から、ピーク期と回復期の遺伝子発現プロファイリングを行った(図4A、B)。ミクログリア/マクロファージの活性化に関与する炎症性/抗炎症性遺伝子の発現は、96.96 Dynamic Array? 統合流体回路(Fluidigm)を用いて解析した。マクロファージとミクログリアがMSにおいて中間的な活性化状態を示した以前のデータ(Vogel et al, 2013)に従い、ほとんどの炎症性及び抗炎症性遺伝子がEAEピーク(図EV2)及び回復期(図4B)において有意に増加した。TNP-ATPによるP2X4Rの遮断は、抗炎症性遺伝子発現を有意に変化させなかったが、回復期(図4B)において炎症性遺伝子発現を有意に増加させたが、EAEピーク(図EV2)においては変化させなかった。炎症性遺伝子発現の高い増加は、EAE WTに対してEAE P2X4?/?マウスのミクログリアをFACSソート(Cd11b+CD45high;図1Cのゲーティング参照)した際にも検出された(図4C)。したがって、P2X4?/? マウスおよびTNP-ATP処理マウスでは、EAE後のミクログリア/マクロファージにおけるiNOS発現の増加を見出した(図4DおよびE)。これらのデータは、P2X4Rがミクログリア/マクロファージの活性化に影響を及ぼしている可能性を示唆している。

 


P2X4Rがin vitroでのミクログリアの極性に及ぼす影響をさらに分析するために、細胞をコロニー刺激因子でプライミングし、以前のプロトコルに従って炎症性ミクログリアと抗炎症性ミクログリアに分化させた(図5A;材料と方法の詳細を参照)、炎症性(iNOS)および抗炎症(マンノース受容体;MRC1)マーカーを用いて免疫細胞化学で解析した。TNP-ATPによるP2X4Rの遮断は、iNOS+細胞の有意な増加とMRC1+細胞の有意な減少を誘発した(図5B)。これに伴い、qPCR解析により、極性化中のTNP-ATP処理後に炎症性遺伝子の増加と抗炎症性遺伝子の減少が認められた(Fig.5C)。同様の結果は、P2X4?/?ミクログリアでも得られた(図EV3)。これらのデータから、P2X4Rがミクログリアの分極を調節していることが示唆される。

 


オリゴデンドロサイトの分化と髄鞘形成に及ぼすP2X4Rの影響
MSの再髄鞘形成時に、ミクログリアと末梢由来マクロファージにおいて炎症性表現型から抗炎症性表現型への切り替えが起こり、この変化は効率的な再髄鞘形成に不可欠である(Miron et al, 2013)。これらのデータから、ミクログリアにおけるP2X4Rの遮断が、間接的にオリゴデンドロサイトの分化と再髄鞘形成に影響を与えている可能性があるという仮説を立てました。我々はまず、オリゴデンドロサイトとミクログリアにおけるP2X4Rの発現と機能の特徴を明らかにした。二重免疫細胞化学分析の結果、P2X4Rの発現はOlig2+オリゴデンドロサイトにはほとんど見られず、ミクログリアとオリゴデンドロサイト前駆細胞(OPC)の混合培養ではisolectin B4+ミクログリア細胞に非常に濃縮されていた(図6A;付図S2)。それに対して、P2X7受容体は両方の細胞集団で発現している。ミクログリアとオリゴデンドロサイトにおけるP2X4Rの機能は、CXCR3-GFPとPLP-DsRedマウスの急性スライスにおいて、それぞれ電気生理学的にさらに分析された。ATPをホールセルクランプしたミクログリアに70mVで印加すると、大きな内向き電流(619 ± 100 pA; n = 8)が誘発され、P2X7Rのアンタゴニスト、A438079(10μM)によって著しく減少した(172 ± 69 pA; n = 8; Fig 6B)。しかし、残りのATP誘発電流は、TNP-ATPの存在下では実質的に消失した(図6B)。これらのデータは、P2X7RとP2X4RがミクログリアにおけるATP誘発電流の主要な寄与者であることを示唆している。一方、オリゴデンドロサイトのATP誘発電流(80 ± 21 pA)はA438079の存在下で完全に消失し(図6B)、これらの細胞には機能的なP2X4Rが存在しないことが示された。オリゴデンドロサイトの分化におけるP2X4Rの直接的な役割をさらに排除するために、P2X7Rの活性化を避けるために、低濃度のATPγS(10μM、3日間)で培養オリゴデンドロサイトを刺激した。ATPγSは、オリゴデンドロサイトの分化に何ら変化を与えなかった(図EV4)。これらの結果から、オリゴデンドロサイトは機能的なP2X4Rを欠損していることが示唆された。

 


考察
脳損傷はP2X4Rのアップレギュレーションを誘導し、IRF8?IRF5転写軸を介してミクログリアをP2X4R発現反応性状態へ移行させる(Beggs et al, 2012)。本研究では、EAEのピーク期と回復期にIRF8?IRF5?P2X4Rが発現上昇することを明らかにした。さらに、P2X4Rの遮断はEAEを増悪させるが、IVMによる増強はこの実験的疾患を改善することを実証した。メカニズム的には、ミクログリア/マクロファージにおけるP2X4受容体シグナルの増強は、BDNFなどの因子を分泌し、ミエリンの貪食を増加させることによって、再髄鞘化を促進する抗炎症表現型への転換に有利であると考えられる。以上のことから、P2X4Rの発現上昇は、MSにおける神経炎症反応のマーカーとなりうること、またP2X4Rによるシグナル伝達の増強は、脱髄疾患に対する治療の可能性があることが示唆された。

IRF8?IRF5転写因子を介したミクログリアのP2X4Rアップレギュレーション、P2X4R+状態は、炎症を伴うほとんどの急性および慢性神経変性疾患に共通して見られるようです(Domerq et al, 2013の総説あり)。IRF5は、プロモーター領域に直接結合することでP2X4Rのde novo発現を駆動する(Masuda et al, 2014)。ここでは、Irf5、Irf8、およびP2x4r mRNAの発現が、EAEのピーク時だけでなく回復期にも増加し、相関があることを示しました。近年のゲノムワイドSNP解析により、IRF8が多発性硬化症の感受性因子であることが判明しています(De Jager et al, 2009)。また、ヒトIRF5の遺伝子多型は、様々なユニークなアイソフォームの発現やIrf5 mRNAの高発現をもたらし、MSを含む自己免疫疾患と関連している(Kristjansdottir et al, 2008)。IRF5およびIRF8は、炎症性サイトカインの誘導に重要な役割を果たし、炎症性表現型へのマクロファージの可塑性および極性化、ならびにEAE疾患の進行を後押しする強力なT(H)1-T(H)17応答の開始に寄与する(Krausgruber et al、2011;Yoshida et al、2014)。これに伴い、抗炎症性表現型ではなく、炎症性表現型に向けたミクログリアのin vitro偏光は、P2X4Rの発現および機能をアップレギュレートした(付録図S3)。しかし、IRF5とIRF8のMSのリスクファクターは、ここで述べたP2X4Rの保護的役割とは対照的である。したがって、この受容体は炎症性分極の際に活性化されるが、P2X4Rの過剰発現は、その後の抗炎症反応を呼び起こすことによって、炎症反応の解消または相殺に役立つことが考えられる。実際、炎症性マクロファージの存在は、創傷治癒およびリステリア菌感染時の抗炎症性マクロファージの連続的な出現と組織の恒常性のための必須条件である(Chazaud、2014;Bleriot et al、2015)。

CNSミクログリアや血管周囲マクロファージなどの抗原提示細胞は、Th17細胞の発生を開始し、BBBを通過してEAEにつながる極めて重要な役割を果たす(Bartholom?us et al, 2009; Goldmann et al, 2013; Xiao et al, 2013; Yoshida et al, 2014)。しかし、我々の結果は、T細胞応答の発現およびCNSへの動員に対するP2X4Rの直接的(T細胞介在性)または間接的(APC依存性)な役割を立証するものではなく、EAE疾患の発症に関するP2X4Rのいかなる役割も除外するものであった。回復におけるP2X4Rの役割は、適応免疫活性化を欠くモデルであるLPC処理スライスの再髄鞘化におけるP2X4R操作の有益/有害効果によっても支持される。

神経修復の促進における炎症の役割は、ますます認識されるようになってきている。マクロファージだけでなく、その中枢神経系に対応するミクログリアの産物は、軸索の再生を促進し(David et al, 1990; Yin et al, 2006)、それらの欠損が再髄鞘化のプロセスを遅らせるため、脱髄の動物モデルにおいて再髄鞘化を促進します(Kotter et al, 2005; Kondo et al, 2011; Miron et al, 2013; Sun et al, 2017; Cantuti-Castelvetri et al, 2018)。しかし、MSの文脈で髄鞘を回復する自然免疫系の能力は、ミクログリア/マクロファージの極性状態に依存する。したがって、炎症性ミクログリア/マクロファージの不活性化はEAE急性期を抑制するが(Starossom et al, 2012)、抗炎症表現型へのミクログリア/マクロファージ極性化はその後の効率的な再髄鞘化に不可欠である(Butovsky et al, 2006; Miron et al, 2013; Sun et al, 2017)。このように、ミクログリア/マクロファージの炎症促進型から抗炎症型優位の極性への切り替えは修復過程で重要であり、したがって、ミクログリア/マクロファージの極性表現型を操作することは、MSの治療戦略として有望である可能性があります。

我々は、P2X4Rを阻害することで、炎症性表現型への切り替えが悪化し、回復期の神経学的悪化が増加すること、一方、IVMによる増強は抗炎症性極性を増加させ臨床症状を改善することを実証している。常在ミクログリアと単球はEAE誘導に異なる寄与をするが(Ajami et al, 2011; Yamasaki et al, 2014)、一方で再髄鞘化に対するそれらの特定の寄与に言及した研究はほとんどない(Lampron et al, 2015)。本論文で述べた実験では、ミクログリアと単球由来マクロファージを識別することはできず、この2つの細胞集団でP2X4Rが果たす役割を定義するためには、さらなる実験が必要である。

ミクログリア/マクロファージの利点は、脱髄エピソード後のミエリンの残骸の除去に必要であること(Kotterら、2006;Neumannら、2009;Lampronら、2015;Cantuti-Castelvetriら、2018)、ならびにオリゴデンドロサイト分化を促進する種々の成長因子を損傷CNSに放出することに起因すると考えられる(Mironら、2013)。ミエリンの貪食は、炎症性ミクログリアよりも抗炎症性ミクログリアにおいてより強固である(Durafourt et al, 2012; Healy et al, 2016)。また、抗炎症性ミクログリアではミエリンのエンドサイトーシスだけでなく、その後のミエリン分解も増加し、炎症性ミクログリアでは減少することが検出されました。さらに、P2X4Rの遮断または増強が、貪食に対する極性化の効果を調節することを、ここで明らかにした。しかし、逆の解釈も可能である。したがって、ミエリンの貪食は、ミクログリア/マクロファージの炎症反応を制御している(Kroner et al, 2014)。最近、脱髄後の老化したミクログリア/マクロファージにおけるミエリンの貪食は、これらの細胞におけるコレステロールの蓄積をもたらし、再ミエリン化を損なうインフラマソーム活性化を伴う不適応な炎症反応を引き起こすことが記載されている(Cantuti-Castelvetri et al, 2018)。

我々のデータは、IVMが対照ミクログリアにおけるミエリンの巻き込みと分解を増強することも示した。以前の研究では、P2X4Rを介したエンドリソソームCa2+放出が空胞化およびエンドリソソーム膜とリソソームの融合に関与し(Cao et al, 2015)、貪食を制御できることが説明されている。これに伴い、P2X4Rがエンドソーム・ライソソーム融合とリソソームpH酸性化を誘導し、食作用経路によって運ばれた物質の酵素分解に極めて重要なステップを踏むことが確認された。このように、戦略的に配置されたP2X4Rは、ミエリンの貪食を直接的に調節する可能性がある。IVMによる貪食能の増強がミクログリアの極性を制御するメカニズムであるのか、あるいはその逆なのかは、さらなる研究が必要である。

一方、CNSにおけるOPCの分化と髄鞘形成は、軸索から放出される神経伝達物質、成長因子、ニューレグリン、インテグリン、細胞接着分子との高度に制御された一連の分子相互作用によって制御されていることが、これまでの文献から明らかにされている。中でも、BDNFがオリゴデンドロサイトの分化と髄鞘形成を促進することはよく知られている(Wong et al, 2013)。白質虚血傷害後のオリゴデンドローム形成を促進するBDNFの供給源は、アストロサイトである(Miyamoto et al, 2015)。しかし、ミクログリアもまた、生理的状態や傷害後の重要なBDNF源であり(Dougherty et al, 2000; Parkhurst et al, 2013)、ミクログリアのP2X4R活性化はBDNF放出と関連し、触覚アロディニアを引き起こす(Ferlini et al, 2013)。我々はここで、抗炎症性ミクログリアによるBDNF産生が増加し、その効果はTNP-ATP処理により有意に減少することを示した。さらに、EAE後のMbpレベルはBdnfレベルと強い相関があり、TNP-ATP処理後のEAEの回復期には劇的に減少していた。これらのデータはあくまで相関的なものであり、P2X4R活性化後にミクログリアから分泌される他の因子がEAEの再髄鞘化に果たす役割を否定するものではありません。

自然免疫系を操作して修復を促進することは、MSの治療戦略として有望であるかもしれない。本研究の結果は、P2X4Rがミクログリア/マクロファージ極性の重要な調節因子であることを明らかにし、MSにおける再髄鞘化を促進するミクログリア/マクロファージスイッチを増強するためにIVMを使用することを支持するものである。抗蠕虫宿主反応は抗炎症性マクロファージ分極に基づくことが重要であり(Satoh et al, 2010)、蠕虫に対するIVM治療効果に今回述べたメカニズムが付加されることが考えらる。IVMは既にヒトで抗寄生虫薬として使用されていることから、この脱髄疾患での臨床試験への挑戦が容易になると思われます。

 

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