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食事性オメガ3脂肪酸によるアレルギー性鼻炎抑制メカニズム

澤根, 健人 大阪大学 DOI:10.18910/82189

2021.03.24

概要

[背景・目的]
日本では花粉やハウスダストなどに起因するアレルギー性鼻炎の罹患者が多く、医学的・社会的問題となっている1)。アレルギー性鼻炎はⅠ型アレルギーに分類され、Th2サイトカインを介した抗原特異的免疫グロブリン(Ig)E産生が行われる感作相と、マスト細胞の脱顆粒が引き起こされる惹起相の2つが大きく関与する。マスト細胞の脱顆粒は、アレルゲンがマスト細胞表面に結合したIgEに結合することで誘導される。脱顆粒によりヒスタミンなどのアレルギーを誘因する生理活性物質が放出され、ヒスタミン受容体などと結合することでくしゃみ、鼻汁、鼻づまりなどの症状が誘発される。

近年、アレルギー疾患の予防や症状軽減にかかわる要因として、食用油を構成する脂肪酸に注目が集まっている2)。食用油の種類ごとに構成する脂肪酸の組成が異なっており、この脂肪酸の質の違いがアレルギー疾患制御に関与する可能性が指摘されている。当研究室では、オメガ3脂肪酸の一種であるα-リノレン酸を豊富に含む亜麻仁油を給餌したマウスにおいて、食物アレルギー症状が抑制されることを見出し、摂取する脂肪酸の質がアレルギー発症に寄与することを明らかにした3)。食事から摂取した脂肪酸の一部は、生体内の脂質代謝酵素によって化学構造の異なる様々な脂肪酸代謝物に変換される。当研究室では、α-リノレン酸が体内でエイコサペンタエン酸(EPA)に変換され、さらにその先の代謝物である17,18-エポキシエイコサテトラエン酸 (17,18-EpETE)が大腸において特徴的に産生され、食物アレルギーを抑制していることを明らかにした3)。また、17,18-EpETEはGタンパク質共役型受容体 (GPCR)の1つであるGPR40に作用し、抗炎症効果を発揮することも明らかにした4)。以上のことから、オメガ 3脂肪酸代謝物が疾患の制御に関与することが示唆されており、オメガ3脂肪酸によるアレルギー疾患制御機構を解明する上で、実効分子となる脂肪酸代謝物の同定、産生機構、作用する受容体を特定することは重要である。しかしながら、アレルギー性鼻炎の抑制に寄与するオメガ3脂肪酸代謝物については不明であった。

本研究では、動物試験を通してアレルギー性鼻炎抑制に対する亜麻仁油摂取の有効性を評価し、鼻炎アレルギーの発症抑制に寄与する代謝物とその産生経路および受容体など、メカニズムの解明を行った。

[方法・結果]
7週齢のC57BL/6J雌マウスを購入し、α-リノレン酸を約60%含有する亜麻仁油もしくは対照群として大豆油をそれぞれ4% (wt/wt)含有する特殊飼料でそれぞれ8週間飼育し、卵白アルブミン(OVA)をアレルゲンとするアレルギー性鼻炎を誘導した。このモデルでは、まずOVAと水酸化アルミニウムの混合液をマウスの腹腔内へ投与することでOVA特異的IgE産生が誘導され、1週間後よりOVAを連日経鼻投与することでアレルギー性鼻炎症状が惹起され る。OVA投与後5分間に誘発されるくしゃみの回数でアレルギー症状を評価したところ、くしゃみの回数が亜麻仁油摂取マウスにおいて減少した。次に、アレルギー性鼻炎抑制に関与する代謝物の同定を行った。鼻炎発症部位である鼻粘膜細胞の脂肪酸蓄積を調べたところ、亜麻仁油摂取マウスの鼻粘膜においてα-リノレン酸だけでなくその代謝物であるEPAが多く蓄積していた。また、亜麻仁油を給餌した鼻炎誘導マウスの鼻粘膜において15- hydroxyeicosapentaenoic acid(15-HEPE)が特に増加していた。過去の報告から、一部の脂肪酸代謝物は炎症惹起後に産生されて炎症収束に寄与することが確認されており5,6)、鼻炎惹起に伴い増加する15-HEPEが症状の軽減に関与していると推察した。そこで、アレルギー性鼻炎モデルマウスに対して15-HEPEを経鼻投与したところ、くしゃみの回数が減少した。以上の結果から、亜麻仁油を給餌したマウスでは、アレルギー性鼻炎の発症に伴い鼻粘膜で15-HEPEが増加し、症状軽減に寄与していることが分かった。

15-HEPEは脂質代謝酵素のひとつである15-lipoxygenase(15-LOX)を介してEPAから産生されることから、発症後に鼻粘膜で増加する細胞の中に15-LOXを高発現する細胞が存在すると推察した。鼻炎発症マウスの鼻粘膜では好酸球と好中球が増加しており、その中で特に好酸球が15-LOXを高発現していた。また、好酸球がEPAから15-HEPEを産生することをin vitro試験にて確認した。次に、好酸球の分化・遊走に関わるIL-5とCCL11の中和抗体を亜麻仁油摂取マウスへ投与してアレルギー性鼻炎を誘導したところ、鼻粘膜への好酸球の浸潤が減少し、15-HEPE蓄積量の減少とくしゃみ回数の増加が確認された。以上の結果から、アレルギー性鼻炎誘導に伴い鼻粘膜に浸潤する好酸球がEPAから15-HEPEを産生し、鼻炎症状の軽減に寄与することが分かった。

次に、15-HEPEによるアレルギー性鼻炎抑制メカニズムを検討した。過去の研究から、核内受容体である peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) γが脂肪酸代謝物を認識して様々な生理活性を発揮することが報告されている7)。また、PPARγの選択的アゴニストがⅠ型アレルギー症状を抑制することが報告されており8,9)、15-HEPEがPPARγを介してアレルギー性鼻炎症状を抑制していると推察した。そこで、アレルギー性鼻炎を誘導したマウスに15-HEPEとPPARγのアンタゴニスト(GW9662)を投与したところ、15-HEPEによる鼻炎抑制効果がアンタゴニストによりキャンセルされた。次に、15-HEPEが作用する細胞を探索する目的で、鼻粘膜に存在する細胞のPPARγ遺伝子発現を調べたところ、マスト細胞が他の細胞と比較して高く発現していた。マスト細胞は、PPARγが活性化されることで脱顆粒に伴う生理活性物質の放出が抑制されることが確認されており8,9)、15-HEPEが脱顆粒の抑制に関与すると推察した。そこで、マウス骨髄細胞から分化したマスト細胞に、15-HEPE存在下で脱顆粒を誘導したところ、脱顆粒したマスト細胞の割合が減少した。以上の結果から、15-HEPEはPPARγを介してマスト細胞の脱顆粒を制御し、アレルギー性鼻炎の軽減に寄与していることが分かった。

[まとめ]
本研究では、オメガ3脂肪酸を豊富に含む亜麻仁油の摂取によりアレルギー性鼻炎が改善されることが明らかとなり、その実効分子として15-HEPEを同定した。15-HEPEは、アレルギー性鼻炎発症に伴い集積する好酸球が鼻粘膜に蓄積したEPAを15-LOX活性により変換することで産生され、PPARγを活性化することでマスト細胞の脱顆粒を抑制することが分かった。

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