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微細粒子の吸入によるアレルギー性炎症の発症機構を解明

Osaka University

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IMAGE: This is a model of particulate-induced allergic inflammation in the lungs. view more

Credit: Osaka University

大阪大学免疫学フロンティア研究センターの石井健特任教授(兼:医薬基盤・健康・栄養研究所上席研究員)および黒田悦史特任准教授(兼:医薬基盤・健康・栄養研究所客員研究員)らの研究グループは、微細粒子の吸入によるアレルギー性炎症の発症機構を解明しました(図) 。

今後、微細粒子によって誘導される免疫刺激因子をコントロールすることによって、PM2.5や黄砂によって引き起こされるアレルギー性炎症の新規治療法の開発が期待されます。

本研究成果は、米国の科学雑誌『Immunity』(日本時間12月21日午前2時)にオンライン掲載されました。

研究の背景

アレルギー性疾患は先進国を中心に増加の一途をたどっており、その要因の一つとして大気中に浮遊する微細粒子(PM2.5、黄砂、ディーゼル粒子など)の関与が示唆されています。これまで多くの報告から、このような微細粒子は免疫を刺激するアジュバント効果を有しており、アレルギー因子のIgEを誘導しアレルギー性炎症を引き起こすことが示されていますが、その詳細は不明でした。

本研究の内容

PM2.5をはじめとする微細粒子は吸入されると気道の奥まで到達し、炎症反応を引き起こすことが報告されています。炎症反応への対応として、肺に常在する肺胞マクロファージが微細粒子を貪食し、体外へ排出させると考えられています。

そこで、マウスから回収した肺胞マクロファージを使って様々な種類の微細粒子を貪食させたところ、アレルギー性炎症を引き起こす微細粒子を貪食した際にのみ、肺胞マクロファージが細胞死を起こし、IL-1アルファという免疫刺激物質(サイトカイン)を放出することがわかりました。また微細粒子をマウスの肺に投与すると、肺の中でIL-1アルファが二週間にわたって肺に放出され続け、その間にアレルゲンを吸入することでIgEが誘導されることを認めました。

このことは、微細粒子を吸入した後は長期的にIL-1アルファの放出が続き、アレルゲンに感作されやすい状態が続いていることを示しています。また肺には異所性リンパ節といわれるリンパ組織が形成され、それがIgE誘導に関与する可能性が示唆されました。

本研究成果の意義

多くの研究において、PM2.5、黄砂、ディーゼル粒子などの大気中の微細粒子は免疫反応を活性化するアジュバント効果を有しており、アレルギー性炎症の発症に関与することが報告されていましたが、その仕組みに関しては不明のままでした。今回その仕組みが明らかになったことにより、微細粒子によるアレルギー性炎症、ひいては肺の炎症性疾患の予防や治療法につながることが期待されます。

本研究成果では幾つかの重要なことが明らかになりました。まず一つ目はすべての微細粒子がアレルギー性炎症を引き起こすわけではない点です。アレルギー性炎症を引き起こす粒子の特徴として、貪食によって肺胞マクロファージの細胞死を誘導し、その結果としてIL-1アルファが放出されるという点が挙げられます。実際にアレルギーを引き起こさない微細粒子では細胞死やIL-1アルファの誘導がなく、IgEの誘導が認められません。二つ目はIL-1アルファが長期間誘導される点です。これにより微細粒子に曝露された後、しばらくの間はアレルゲンに感作されやすい体の状態が続きます。すなわち、大気汚染がひどい地域で過ごした後に自宅に戻り、そこでダニなどのアレルゲンに感作され、アレルギー性疾患を発症する可能性があることを示しています。このように微細粒子によるアレルギー性炎症の仕組みを紐解いたことで、新しい予防あるいは治療戦略が期待されます 。

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