JP2019019109A - Neutrophil extracellular trap formation promoter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、好中球細胞外トラップ形成促進剤および当該促進剤を含む医薬組成物に関する。 The present invention relates to a neutrophil extracellular trap formation promoter and a pharmaceutical composition containing the promoter.
好中球による新たな感染防御機構として好中球細胞外トラップ(neutrophil extracellular trap(NET))が注目されている。NETは、活性化好中球が、自身のクロマチンを細胞外に網状に放出し、細菌やウイルスを捕獲除去する機構である。NETの形成は多種多様な疾患の病理に関与している。 As a new mechanism for protecting neutrophils from infection, a neutrophil extracellular trap (NET) has attracted attention. NET is a mechanism in which activated neutrophils release their chromatin in a reticulated manner outside cells and capture and remove bacteria and viruses. NET formation is involved in the pathology of a wide variety of diseases.
NETを形成する好中球の細胞死を、NETosisと呼ぶが、NETosisによって好中球が死滅すると、損傷関連分子パターン(DAMP)を含む細胞内物質が放出され、組織傷害または再生の遅延を引き起こす可能性がある(非特許文献1参照)。例えば、糖尿病のヒトおよびマウスから得られた好中球は、NETosis感受性であるため、糖尿病マウスでは創傷治癒が遅れる(非特許文献2参照)。また、虚血性再灌流傷害を有する個体では、NET形成はTLRシグナル伝達によって媒介され、損傷を悪化させる(非特許文献3参照)。 Cell death of neutrophils that form NETs is called NETosis, but when neutrophils are killed by NETosis, intracellular substances including damage-related molecular patterns (DAMPs) are released, causing tissue damage or delayed regeneration There is a possibility (see Non-Patent Document 1). For example, since neutrophils obtained from diabetic humans and mice are sensitive to NETosis, wound healing is delayed in diabetic mice (see Non-Patent Document 2). In individuals with ischemic reperfusion injury, NET formation is mediated by TLR signaling and exacerbates the damage (see Non-Patent Document 3).
一方、NET形成が病理に有益な効果を有するいくつかの疾患がある。例えば、好中球は、痛風の炎症部位におけるNET形成をもたらし、NETの形成は、炎症性サイトカインを分解することによる炎症の解消をもたらす(非特許文献4参照)。さらに、好中球は、ウイルス核酸を認識するToll様受容体(TLR)、TLR7およびTLR8によって、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)−1を検出する。TLR7およびTLR8の関与は、NET形成を誘発し、NET依存性HIV−1排除をもらたらすこととなる(非特許文献5参照)。 On the other hand, there are several diseases where NET formation has a beneficial effect on pathology. For example, neutrophils cause NET formation at the site of gout inflammation, and the formation of NET results in resolution of inflammation by degrading inflammatory cytokines (see Non-Patent Document 4). In addition, neutrophils detect human immunodeficiency virus (HIV) -1 through Toll-like receptors (TLR), TLR7 and TLR8 that recognize viral nucleic acids. Involvement of TLR7 and TLR8 induces NET formation, resulting in NET-dependent HIV-1 exclusion (see Non-Patent Document 5).
このように、NET形成は様々な疾患に対して陽性または陰性の効果を有することができるため、NET形成を制御することのできる化合物はこれらの疾患の治療法に有用であることが期待されている。特に、NET形成の促進は、感染症に対する新たな治療法として期待されている(非特許文献6および7参照)。 Thus, since NET formation can have a positive or negative effect on various diseases, compounds capable of controlling NET formation are expected to be useful in the treatment of these diseases. Yes. In particular, promotion of NET formation is expected as a new treatment for infectious diseases (see Non-Patent Documents 6 and 7).
これまで、感染症の治療には、例えば、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)およびスルファニルアミドが用いられていた。4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)は、細菌、真菌、原虫などによる感染に用いられ、特にハンセン病治療薬として用いられてきた。また、スルファニルアミドは、抗生物質として用いられてきた。このようなサルファ剤は、菌の葉酸合成を阻害することにより、抗菌作用を示すものである。 Heretofore, for example, 4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS) and sulfanilamide have been used to treat infections. 4,4'-Diaminodiphenylsulfone (DDS) has been used for infection by bacteria, fungi, protozoa and the like, and in particular, has been used as a therapeutic drug for leprosy. Sulfanilamide has also been used as an antibiotic. Such sulfa drugs exhibit antibacterial action by inhibiting folic acid synthesis of fungi.
近年、致死性の高い感染症の世界的な流行が危惧されており、感染症に対する新たな治療法の開発が望まれている。特に、抗ウイルス薬は、感染症の撲滅に大きな役割を果たすことが期待され、ウイルスに対する新規医薬品開発への社会的ニーズが高まっている。 In recent years, global epidemics of highly lethal infectious diseases are feared, and the development of new treatments for infectious diseases is desired. In particular, antiviral drugs are expected to play a major role in the eradication of infectious diseases, and societal needs for new drug development for viruses are increasing.
本発明は、好中球細胞外トラップ形成促進剤、および、好中球細胞外トラップ形成促進剤を含む医薬組成物を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the pharmaceutical composition containing a neutrophil extracellular trap formation promoter and a neutrophil extracellular trap formation promoter.
これまでに、多くの抗生物質や抗ウイルス薬が感染症治療薬として臨床応用されているものの、免疫細胞、特に、好中球の感染防御機構を標的とした医薬品開発はほとんど進んでいない。
本発明者らは、鋭意研究の結果、スルファサラジン(SSZ)、スルファニルアミドおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)が、インビトロおよびインビボの双方においてNET形成、すなわち、好中球細胞外トラップの形成を促進することを見出した。具体的には、これらの物質が、ホルボール 12−ミリスタート 13−アセタート(Phorbol 12−myristate 13−Acetate(PMA))誘発性NETosisを有意に促進し、また、単離されたマウスおよびヒトの好中球においてNET形成を有意に促進した。同様に、これらの物質はインビボにおいても、NETosisを誘導することによって、炎症状態下で活性化された好中球の数を減少させた。さらに、本発明者らは、NET形成の促進は、リン脂質の過酸化によって促進すると考えた。
スルファニルアミドおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)は、上記のとおり、従来、感染症の治療に用いられていたが、菌および原虫の葉酸合成を阻害することによって、これらを防除するものであった。一方、スルファサラジン(SSZ)は、従来、炎症性腸疾患(潰瘍性大腸炎、クローン病など)および慢性関節リウマチの治療薬として一般的に用いられてきたものである。スルファサラジン(SSZ)、スルファニルアミドおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)が、NET形成を促進することは、これまでに知られておらず、本発明者らによって初めて見出されたものである。
以上のように、本発明者らは、スルファサラジン(SSZ)、スルファニルアミドおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)によってNET形成を促進することによって、好中球の感染防御機構が増強されることを発見し、これら物質を、種々の感染症に対する新規の感染症治療薬として応用できる可能性を見出した。
To date, many antibiotics and antiviral drugs have been clinically applied as infectious disease therapeutic agents, but there has been little progress in the development of drugs targeting the defense mechanism of immune cells, especially neutrophils.
As a result of intensive studies, the present inventors have found that sulfasalazine (SSZ), sulfanilamide, and 4,4′-diaminodiphenylsulfone (DDS) are responsible for NET formation, ie, neutrophil extracellular trap, both in vitro and in vivo. Found to promote formation. Specifically, these substances significantly promote phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) -induced NETosis and also favor isolated mouse and human preferences. NET formation was significantly promoted in neutrophils. Similarly, these substances also reduced the number of neutrophils activated under inflammatory conditions by inducing NETosis in vivo. Furthermore, the present inventors thought that promotion of NET formation was promoted by peroxidation of phospholipid.
As described above, sulfanilamide and 4,4′-diaminodiphenylsulfone (DDS) have been conventionally used for the treatment of infectious diseases, but control these by inhibiting fungal and protozoan folate synthesis. Met. On the other hand, sulfasalazine (SSZ) has been generally used as a therapeutic agent for inflammatory bowel diseases (ulcerative colitis, Crohn's disease, etc.) and rheumatoid arthritis. Sulfasalazine (SSZ), sulfanilamide, and 4,4′-diaminodiphenylsulfone (DDS) have not been previously known to promote NET formation and were first discovered by the present inventors. is there.
As described above, the present inventors enhance the neutrophil defense mechanism by promoting NET formation with sulfasalazine (SSZ), sulfanilamide and 4,4′-diaminodiphenylsulfone (DDS). And discovered the possibility that these substances can be applied as novel infectious disease therapeutic agents for various infectious diseases.
本発明は、上記知見に基づくものであり、即ち:
(1)スルファサラジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、スルファニルアミドおよび薬学的に許容可能なそれらの塩からなる群から選択される少なくとも1つを含む、好中球細胞外トラップ形成促進剤;
(2)スルファサラジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、スルファニルアミドおよび薬学的に許容可能なそれらの塩からなる群から選択される1つを含む、請求項1に記載の好中球細胞外トラップ形成促進剤;
(3)前記(1)または(2)に記載の好中球細胞外トラップ形成促進剤を含む、医薬組成物;
(4)感染症治療用医薬組成物である、前記(3)に記載の医薬組成物;
(5)前記感染症が、真菌、細菌、原虫およびウイルスによる感染症である、前記(4)に記載の医薬組成物;
(6)前記感染症が、ウイルスによる感染症である、前記(4)または(5)に記載の医薬組成物;
(7)スルファサラジンまたは薬学的に許容可能なその塩を含む、感染症治療用医薬組成物
に関する。
The present invention is based on the above findings, namely:
(1) A neutrophil extracellular trap formation promoter comprising at least one selected from the group consisting of sulfasalazine, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, sulfanilamide, and pharmaceutically acceptable salts thereof;
(2) The neutrophil extracellular trap according to
(3) A pharmaceutical composition comprising the neutrophil extracellular trap formation promoter according to (1) or (2) above;
(4) The pharmaceutical composition according to (3) above, which is a pharmaceutical composition for treating infectious diseases;
(5) The pharmaceutical composition according to (4), wherein the infectious disease is an infectious disease caused by fungi, bacteria, protozoa and viruses;
(6) The pharmaceutical composition according to (4) or (5), wherein the infectious disease is an infectious disease caused by a virus;
(7) It relates to a pharmaceutical composition for treating infectious diseases, comprising sulfasalazine or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
本発明によれば、新規な好中球細胞外トラップ形成促進剤、および当該好中球細胞外トラップ形成促進剤を含む感染症治療用医薬組成物を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the pharmaceutical composition for the treatment of infectious disease containing the novel neutrophil extracellular trap formation promoter and the said neutrophil extracellular trap formation promoter can be provided.
以下、本発明についてより詳細に説明する。
本発明は、好中球細胞外トラップ形成促進剤(以下、「NET形成促進剤」とも称する。)および感染症治療用医薬組成物に関する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The present invention relates to a neutrophil extracellular trap formation promoter (hereinafter also referred to as “NET formation promoter”) and a pharmaceutical composition for treating infectious diseases.
本発明の第一の態様は、NET形成促進剤であり、当該NET形成促進剤は、スルファサラジン(以下、「SSZ」とも称する。)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(以下、「DDS」とも称する。)、スルファニルアミドおよび薬学的に許容可能なそれらの塩からなる群から選択される少なくとも1つを含むものである。本発明のNET形成促進剤は、好ましくは、スルファサラジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、スルファニルアミドおよび薬学的に許容可能なそれらの塩からなる群から選択される1つを含む。すなわち、本発明のNET形成促進剤は、これらの化合物のうちの1つを単独で含んでもよく、また、これらの化合物のうちの複数を組み合わせて含んでもよい。
A first aspect of the present invention is a NET formation accelerator, and the NET formation accelerator is sulfasalazine (hereinafter also referred to as “SSZ”), 4,4′-diaminodiphenyl sulfone (hereinafter also referred to as “DDS”). At least one selected from the group consisting of sulfanilamides and pharmaceutically acceptable salts thereof. The NET formation promoter of the present invention preferably comprises one selected from the group consisting of sulfasalazine, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, sulfanilamide, and pharmaceutically acceptable salts thereof. That is, the NET formation promoter of the present invention may contain one of these compounds alone, or may contain a combination of two or more of these compounds.
これらの化合物は、当該分野で既知の合成方法に従って合成したものであっても、市販のものであってもよい。 These compounds may be synthesized according to synthesis methods known in the art or may be commercially available.
本発明者らは、スルファサラジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホンおよびスルファニルアミドが、好中球細胞外トラップ(NET)の形成を促進することを見出した。具体的には、本発明者らは、活性化された好中球に、これら化合物を添加することにより、添加しない活性化好中球(対象の活性化好中球)と比較して、細胞外クロマチントラップ形成を促進することを見出した。 The inventors have found that sulfasalazine, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone and sulfanilamide promote the formation of neutrophil extracellular traps (NET). Specifically, by adding these compounds to activated neutrophils, the present inventors compared cells with activated neutrophils (subject activated neutrophils) not added. It was found to promote the formation of outer chromatin traps.
上記化合物は、薬学的に許容可能な塩の形態で、NET形成促進剤に含まれていてもよい。このような薬学的に許容可能な塩は、上記化合物と無毒な塩を形成する塩基とにより形成されるものである。具体的には、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等が挙げられる。 The above compound may be contained in the NET formation promoter in the form of a pharmaceutically acceptable salt. Such pharmaceutically acceptable salts are those formed with the above compounds and bases that form non-toxic salts. Specific examples include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as magnesium salt and calcium salt, ammonium salt and the like.
ここで、「NET形成促進剤」の語は、好中球細胞外トラップ(NET)の形成を促進する物質を意味し、具体的には、活性化された好中球に、それを添加することにより、添加しない活性化好中球(対象の活性化好中球)と比較して、細胞外クロマチントラップを増進する物質を意味する。例えば、対象の活性化好中球に対して、NET形成を200%増進する物質を意味する。好ましくは、対象の活性化好中球に対して、NET形成を300%、より好ましくは、400%、さらに好ましくは、500%増進する物質を意味する。 Here, the term “NET formation promoter” means a substance that promotes the formation of neutrophil extracellular trap (NET), and specifically, it is added to activated neutrophils. This means a substance that enhances extracellular chromatin traps compared to activated neutrophils that are not added (the activated neutrophils of interest). For example, it refers to a substance that enhances NET formation by 200% relative to the subject activated neutrophils. Preferably, it means a substance that enhances NET formation by 300%, more preferably 400%, even more preferably 500%, relative to the subject's activated neutrophils.
NET形成の検出は当該分野で既知の方法によって行われる。NET形成は、例えば、下記実施例に記載の方法で検出することができる。具体的には、NET形成を起こした好中球を室温で10分間、4%パラホルムアルデヒドで固定し、10%正常ヤギ血清、ウシ血清アルブミンおよび0.01%Tween 20を補充したHBSS中でブロッキングのために1時間インキュベートし、次いで、細胞をウサギ抗ヒストンH3(シトルリンR2+R8+R17)(citH3)抗体(Abcam)でインキュベートした後、Alexa Fluor 488(Thermo Fisher Scientific)と結合した抗ウサギIgG抗体でインキュベートする。そして、DNAを、DAPI(同仁堂)を用いて標識し、蛍光顕微鏡(BZ−X710)下で細胞を観察し、Image Jソフトウェアを用いてcitH3陽性細胞の数を測定することにより、NETosisを起こす細胞の頻度を定量することができる。
その他、例えば、特表2010−505099に記載の方法や、Brinkmann, V., Laube, B., Abu Abed, U., Goosmann, C., Zychlinsky, A. Neutrophil Extracellular Traps: How to Generate and Visualize Them. J. Vis. Exp. (36), e1724, doi:10.3791/1724 (2010)に記載の方法に従って、検出することもできる。
Detection of NET formation is performed by methods known in the art. NET formation can be detected, for example, by the method described in the Examples below. Specifically, neutrophils with NET formation were fixed in HBSS supplemented with 4% paraformaldehyde for 10 minutes at room temperature and supplemented with 10% normal goat serum, bovine serum albumin and 0.01
In addition, for example, the method described in Special Table 2010-505099, Brinkmann, V., Laube, B., Abu Abed, U., Goosmann, C., Zychlinsky, A. Neutrophil Extracellular Traps: How to Generate and Visualize Them It can also be detected according to the method described in J. Vis. Exp. (36), e1724, doi: 10.3791 / 1724 (2010).
本発明の第二の側面は、上記NET形成促進剤を含む医薬組成物に関する。 The second aspect of the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising the NET formation promoter.
また、本発明の第三の側面は、好中球細胞外トラップの形成を促進するための医薬組成物であって、スルファサラジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、スルファニルアミドおよび薬学的に許容可能なそれらの塩からなる群から選択される少なくとも1つを含む、前記医薬組成物に関する。 The third aspect of the present invention is a pharmaceutical composition for promoting the formation of neutrophil extracellular traps, comprising sulfasalazine, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, sulfanilamide, and pharmaceutically acceptable The pharmaceutical composition comprising at least one selected from the group consisting of salts thereof.
上記の本発明の第二の側面及び第三の側面の医薬組成物は、好ましくは、感染症治療用の医薬組成物である。 The above-described pharmaceutical compositions of the second and third aspects of the present invention are preferably pharmaceutical compositions for treating infectious diseases.
また、本発明の第四の側面は、スルファサラジンまたは薬学的に許容可能なその塩を含む感染症治療用の医薬組成物に関する。 The fourth aspect of the present invention also relates to a pharmaceutical composition for treating infectious diseases comprising sulfasalazine or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
以下において、本発明の第二の側面、第三の側面及び第四の側面の医薬組成物をまとめて「本発明の医薬組成物」と総称する。 Hereinafter, the pharmaceutical compositions of the second aspect, the third aspect, and the fourth aspect of the present invention are collectively referred to as “the pharmaceutical composition of the present invention”.
ここで、「感染症」には、細菌、真菌、寄生虫(原虫および蠕虫)、ウイルス等の病原体が宿主の体内に侵入することで引き起こされる疾患をいう。ここで、宿主としては、ヒトを含む哺乳動物の他、鳥類、爬虫類、両生類、魚類などが挙げられる。哺乳類には、例えば、ラット、マウス、ハムスター、サルおよびヒトが含まれる。 Here, “infection” refers to a disease caused by the invasion of pathogens such as bacteria, fungi, parasites (protozoa and helminths), and viruses into the host body. Here, examples of the host include mammals including humans, birds, reptiles, amphibians, fish and the like. Mammals include, for example, rats, mice, hamsters, monkeys and humans.
また、感染症に関して使用される「治療」の語には、感染症を治療することに加え、感染症を抑制または軽減することを含むものとする。 In addition, the term “treatment” used in connection with an infectious disease includes not only treating the infectious disease but also suppressing or reducing the infectious disease.
本発明の医薬組成物は、薬学上許容される添加剤、例えば、希釈剤、担体、可溶化剤、乳化剤、保存剤、補助剤、界面活性剤、崩壊剤、潤沢剤等を更に含んでもよい。本発明の医薬組成物は、上記化合物または薬学的に許容可能なそれらの塩と、先述の添加剤とを混合することによって調製することができる。 The pharmaceutical composition of the present invention may further contain pharmaceutically acceptable additives such as diluents, carriers, solubilizers, emulsifiers, preservatives, adjuvants, surfactants, disintegrants, lubricants and the like. . The pharmaceutical composition of the present invention can be prepared by mixing the above-mentioned compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof with the aforementioned additive.
上記医薬組成物の投与経路は、治療に最も効果的なものを使用するのが好ましく、経口投与または非経口投与であってよい。非経口投与としては、気道内投与、直腸内投与、皮下投与、筋肉内投与、静脈内投与、経鼻投与、腹腔内投与等が挙げられる。
上記医薬組成物の投与形態としては、例えば、錠剤、カプセル剤、シロップ剤、散剤、顆粒剤等、当該分野で公知の投与形態が挙げられる。
The administration route of the pharmaceutical composition is preferably the most effective for treatment, and may be oral administration or parenteral administration. Examples of parenteral administration include intratracheal administration, rectal administration, subcutaneous administration, intramuscular administration, intravenous administration, nasal administration, and intraperitoneal administration.
Examples of the dosage form of the pharmaceutical composition include known dosage forms in the art such as tablets, capsules, syrups, powders, granules and the like.
本発明によれば、感染症によって活性化好中球においてNET形成を促進し、宿主における感染防御機構を増強することができる。このことから、本発明のNTE形成促進剤および当該促進剤を含む医薬組成物は、感染症に対する新たな治療法を提供することが期待される。 According to the present invention, it is possible to promote NET formation in activated neutrophils by infectious diseases and enhance the infection defense mechanism in the host. From this, it is anticipated that the NTE formation promoter of this invention and the pharmaceutical composition containing the said promoter will provide the new treatment method with respect to an infectious disease.
以下に実施例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
動物及びヒトドナー由来の末梢血
C57BL/6Jマウスは、CLEA JAPANより購入した。xCTmu/muマウス(C57BL/6バックグラウンド)は本発明者らの研究室で以前、作製したものである(参考文献1)。マウスを用いた実験は全て、東京薬科大学および動物実験委員会(L16−14)により承認されており、適用可能なガイドラインおよび規則に則って行われた。健康なヒトドナー由来の末梢血の使用については、ヒト倫理委員会(15−21)によって承認されている。
Peripheral blood C57BL / 6J mice derived from animals and human donors were purchased from CLEA JAPAN. xCTmu / mu mice (C57BL / 6 background) were previously created in our laboratory (Reference 1). All experiments using mice were approved by Tokyo Pharmaceutical University and the Animal Experiment Committee (L16-14) and were performed in accordance with applicable guidelines and rules. The use of peripheral blood from healthy human donors has been approved by the Human Ethics Committee (15-21).
試薬
用いた試薬は、以下の製造元から購入した。
Deferoxamine, ferrostatin-1, erastin, sulfasalazine (SSZ), zymosan, diphenyleneiodonium chloride (DPI), 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (DDS) : Sigma.
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), sulfapyridine, 5-aminosalicylic acid (5-ASA), sulfanilamide:和光純薬工業株式会社、
Necrostatin-1: FOCUS Biomolecules、
2-mercaptoethanol:MP Biomedicals、
z-VAD-fmk:Peptide institute、
Trolox:東京化成工業株式会社、
GSK484:Cayman chemicals、
イオノマイシン:Merck Millipore。
Reagents The reagents used were purchased from the following manufacturers.
Deferoxamine, ferrostatin-1, erastin, sulfasalazine (SSZ), zymosan, diphenyleneiodonium chloride (DPI), 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (DDS): Sigma.
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), sulfapyridine, 5-aminosalicylic acid (5-ASA), sulfanilamide: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
Necrostatin-1: FOCUS Biomolecules,
2-mercaptoethanol: MP Biomedicals,
z-VAD-fmk: Peptide institute,
Trolox: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.
GSK484: Cayman chemicals,
Ionomycin: Merck Millipore.
モノクローナル抗体の作製
抗ヒストンH3(シトルリンR2+R8+R17)抗体を作製するために、ウィスターラットの足蹠に、アジュバント(TiterMax Gold; TiterMax)中で乳化したヒトヒストンH3(シトルリンR2+R8+R17)(2−20:A(cit)RTKQTA(cit)RKSTGGKAP(cit)RKQ)由来のペプチドを皮下接種した。脾細胞を、PEG1500(Roche、Germany)を用いてNSObcl2骨髄腫細胞(参考文献2)と融合した。ハイブリドーマ細胞を、HAT(Sigma)および5%BM−Condimed(Roche)を含むDMEM/10%FCS中で選択した。ハイブリドーマ上清をELISAで試験し、ヒトヒストンH3(シトルリンR2+R8+R17)ペプチドを特異的に検出するが、ヒト非シトルリン化ヒストンH3ペプチドは検出しないモノクローナル抗体を得た(11−11B−4F)。IgG画分をプロテインGアフィニティーカラム(GE Healthcare)を用いて精製し、PBSへの緩衝液交換を、PD−10カラム(GE Healthcare)を用いて行った。抗体は、EZ−Link Sulfo−NHS−LC−LC−Biotin(Thermo Fisher Scientific)を使用して製造元の推奨に従ってビオチン化した。なお、上記ハイブリドーマ株は独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター(NPMD)(住所:千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8 122号室)に11−11B−4Fの名称で2017年7月20日付けで寄託され、受領番号NITE ABP−02515が付与されている。
Production of monoclonal antibodies To produce anti-histone H3 (citrulline R2 + R8 + R17) antibody, human histone H3 (citrulline R2 + R8 + R17) emulsified in adjuvant (TiterMax Gold; TiterMax) on the footpads of Wistar rats (2-20: A (cit) ) RTKQTA (cit) RKSTGGKAP (cit) RKQ) derived peptide was inoculated subcutaneously. Splenocytes were fused with NSObcl2 myeloma cells (reference 2) using PEG1500 (Roche, Germany). Hybridoma cells were selected in DMEM / 10% FCS with HAT (Sigma) and 5% BM-Condimed (Roche). The hybridoma supernatant was tested by ELISA to obtain a monoclonal antibody that specifically detects human histone H3 (citrulline R2 + R8 + R17) peptide but not human non-citrullinated histone H3 peptide (11-11B-4F). The IgG fraction was purified using a protein G affinity column (GE Healthcare), and buffer exchange with PBS was performed using a PD-10 column (GE Healthcare). The antibody was biotinylated using EZ-Link Sulfo-NHS-LC-LC-Biotin (Thermo Fisher Scientific) according to the manufacturer's recommendations. In addition, the hybridoma strain mentioned above was named 11-11B-4F in the name of 11-11B-4F in the National Institute of Technology and Evaluation (NPMD) (address: 2-5-8 122, Kazusa-Kamashita, Kisarazu City, Chiba Prefecture) in 2017. Deposited on July 20th and given receipt number NITE ABP-02515.
マウスおよびヒトの好中球の単離
マウス好中球を得るため、骨髄細胞をC57BL/6J WT、変異マウスの大腿骨および脛骨から単離した。骨髄細胞をFcブロッカー(2.4G2; Biolegend)でインキュベートし、ビオチン化抗Ly−6G(RB6−8C5; Biolegend)抗体で染色した。次にそれらを抗ビオチン−マイクロビーズ(Miltenyi Biotech)でインキュベートした。Ly−6Ghigh細胞を、磁気ソーティングを用いて濃縮した。単離された好中球の純度は、フローサイトメトリー(FACSverse; BD)を用いて評価した場合に95%以上であった。
ヒト好中球を得るために、ヘパリンを用いて健康な成人ボランティアから末梢血を採取した。赤血球を、HetaSep(商標)(STEMCELL Technologies)沈降法を用いて製造元のプロトコールに従って除去した。次いで、細胞をRPMI 1640培地で2回洗浄し、さらに75%、65%、および55%の密度を有する層からなる不連続なPercoll PLUS(GE−へルスケア)勾配上で分画した。混合物を120xgで10分間遠心分離した後、65%の層と75%の層との界面を集め、RPMI 1640培地で2回洗浄した。すべての手順は室温で行った。この調製物は、フローサイトメトリー分析により95%を超えるCD15+ CD16+シグレック−8−好中球を含有していた。トリパンブルー排除アッセイによれば、細胞生存率は>98%であった。
Isolation of mouse and human neutrophils To obtain mouse neutrophils, bone marrow cells were isolated from the femur and tibia of C57BL / 6J WT, mutant mice. Bone marrow cells were incubated with an Fc blocker (2.4G2; Biolegend) and stained with biotinylated anti-Ly-6G (RB6-8C5; Biolegend) antibody. They were then incubated with anti-biotin-microbeads (Miltenyi Biotech). Ly-6 Ghigh cells were concentrated using magnetic sorting. The purity of the isolated neutrophils was 95% or higher when evaluated using flow cytometry (FACSverse; BD).
To obtain human neutrophils, peripheral blood was collected from healthy adult volunteers using heparin. Red blood cells were removed using the HetaSep ™ (STEMCELL Technologies) sedimentation method according to the manufacturer's protocol. Cells were then washed twice with RPMI 1640 medium and fractionated on a discontinuous Percoll PLUS (GE-Healthcare) gradient consisting of layers with a density of 75%, 65%, and 55%. After centrifuging the mixture at 120 × g for 10 minutes, the 65% and 75% layer interface was collected and washed twice with RPMI 1640 medium. All procedures were performed at room temperature. This preparation contained more than 95% CD15 + CD16 + Siglec-8-neutrophils by flow cytometric analysis. According to the trypan blue exclusion assay, cell viability was> 98%.
細胞および細胞培養
NIH3T3線維芽細胞を、10%ウシ胎児血清(GIBCO)および1%ペニシリン−ストレプトマイシンを添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM、WAKO)中、37度、5%CO2、95%湿度で維持した。
Cells and cell culture NIH3T3 fibroblasts were cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM, WAKO) supplemented with 10% fetal bovine serum (GIBCO) and 1% penicillin-streptomycin at 37 ° C., 5% CO 2 , 95% humidity. Maintained at.
インビトロ細胞死アッセイ
単離された好中球におけるSSZ誘発性アポトーシスおよびネクローシスを検出するために、1.4×104個のマウス好中球をSSZによりインキュベートした。4時間又は12時間後、細胞をFITC−アネキシンVおよび7−AAD(Biolegend)で染色した。次いで、BD FACSverseを用いてフローサイトメトリー分析を行った。
単離されたマウスまたはヒト好中球のNETosisを評価するために、4×105個の好中球を35mmのポリ−L−リシン被覆ガラス底皿(MATSUNAMI)に播種し、PMAおよび/またはSSZで、2または3時間刺激した。次いで、sytox green(0.5μM、Thermo Fisher Scientific)および/またはHoechest 33342(1μg/ ml、Thermo Fisher Scientific)を細胞に添加した。30分後、IN Cell Analyzer 2000(GE Healthcare)またはImage−J ソフトウェア(NIH)を使用して、シトックスグリーン陽性細胞の数を計数することにより、NETosisの頻度を測定し、蛍光顕微鏡(BZ−X710、Keyence)を用いて形態素解析を行った。
マウス好中球におけるヒストンH3のシトルリン化を検出するために、4×105細胞を35mmポリ−L−リシン被覆ガラス底皿(MATSUNAMI)に播種し、PMA、イオノマイシンおよび/またはSSZで4時間刺激した。次いで、細胞を室温で10分間、4%パラホルムアルデヒドで固定し、10%正常ヤギ血清(Sigma)、ウシ血清アルブミン(Sigma)および0.01%Tween 20を補充したHBSS中でブロッキングのために1時間インキュベートした。次いで、細胞をウサギ抗ヒストンH3(シトルリンR2+R8+R17)(citH3)抗体(Abcam)でインキュベートし、次にAlexa Fluor 488(Thermo Fisher Scientific)と結合した抗ウサギIgG抗体でインキュベートした。DNAを、DAPI(同仁堂)を用いて標識した。本発明者らは、蛍光顕微鏡(BZ−X710)下で細胞を観察し、Image Jソフトウェアを用いてcitH3陽性細胞の数を測定することにより、NETosisを起こす細胞の頻度を定量した。
ヒト好中球におけるヒストンH3シトルリン化の量を検出するために、4×105個の細胞を35mmポリ−L−リシン被覆ガラス底皿(MATSUNAMI)に播種し、PMAで2.5時間刺激した。細胞を固定し、ブロックし、次いでビオチニル化抗citH3 Ab(11−11B−4F)、次いでCy3(Jackson lab)と結合したストレプトアビジンによりインキュベートした。上述のようにして、NETosisを受けている細胞の頻度を定量した。
NIH3T3細胞の生存率を評価するために、フェロプトーシスインヒビター(例えば、デフェロキサミンまたはフェロスタチン−1)、ネクロトーシスインヒビター(ネクロスタチン−1)またはアポトーシスインヒビター(z)の存在下でtBHP、エラスチンまたはSSZでインキュベートした(z−VAD−fmk)。12時間後、製造元の方法に従ってCell Counting kit−8(DOJINDO)を用いて細胞生存率を測定した。
In Vitro Cell Death Assay To detect SSZ-induced apoptosis and necrosis in isolated neutrophils, 1.4 × 10 4 mouse neutrophils were incubated with SSZ. After 4 or 12 hours, cells were stained with FITC-Annexin V and 7-AAD (Biolegend). Subsequently, flow cytometry analysis was performed using BD FACSverse.
To assess NETosis of isolated mouse or human neutrophils, 4 × 10 5 neutrophils were seeded in 35 mm poly-L-lysine coated glass bottom dishes (MATSUNAMI) and PMA and / or Stimulated with SSZ for 2 or 3 hours. Sytox green (0.5 μM, Thermo Fisher Scientific) and / or Hoest 33342 (1 μg / ml, Thermo Fisher Scientific) was then added to the cells. After 30 minutes, the frequency of NETosis was measured by counting the number of cytox green positive cells using IN Cell Analyzer 2000 (GE Healthcare) or Image-J software (NIH), and fluorescence microscopy (BZ- X710, Keyence) was used for morphological analysis.
To detect citrullination of histone H3 in mouse neutrophils, 4 × 10 5 cells were seeded in 35 mm poly-L-lysine coated glass bottom dishes (MATSUNAMI) and stimulated with PMA, ionomycin and / or SSZ for 4 hours. did. Cells were then fixed with 4% paraformaldehyde for 10 minutes at room temperature and 1 for blocking in HBSS supplemented with 10% normal goat serum (Sigma), bovine serum albumin (Sigma) and 0.01
To detect the amount of histone H3 citrullination in human neutrophils, 4 × 10 5 cells were seeded in 35 mm poly-L-lysine coated glass bottom dishes (MATSUNAMI) and stimulated with PMA for 2.5 hours. . Cells were fixed, blocked and then incubated with biotinylated anti-citH3 Ab (11-11B-4F) followed by streptavidin conjugated with Cy3 (Jackson lab). The frequency of cells undergoing NETosis was quantified as described above.
To assess the viability of NIH3T3 cells, tBHP, elastin or SSZ in the presence of a ferroptosis inhibitor (eg, deferoxamine or ferrostatin-1), necrotosis inhibitor (necrostatin-1) or apoptosis inhibitor (z) (Z-VAD-fmk). After 12 hours, cell viability was measured using Cell Counting kit-8 (DOJINDO) according to the manufacturer's method.
インビボでの好中球細胞死の検出
末梢血または腹腔内の好中球の数を決定するために、マウスに16mgSSZおよび/または1mgのザイモサンを腹腔内注射した。4時間または24時間後、末梢血細胞または腹腔細胞を採取し、Pharm Lyse(BD Biosciences)を用いて赤血球溶解を行い、白血球を得た。
PE結合抗Ly6C、PE−Cy7結合抗CD45.2、APC−Cy7結合抗Ly6G抗体および7−AADで白血球を染色した。CD45.2+Ly−6C−Ly−6G+好中球の絶対数および死細胞(7−AAD+細胞)のパーセンテージは、血球計算器を用いて顕微鏡で関連細胞を計数することにより、および、BD FACSverse上でフローサイトメトリーを用いて細胞数を分析することによって決定した。マウス足蹠の好中球におけるヒストンH3のシトルリン化を検出するために、マウスに、トロロックスとともに、また、トロロックスなしでSSZを皮下注射した。48時間後、足蹠を切除し、OCT化合物(Sakura)に包埋し、冷却ヘキサン中で凍結させた。薄片を、Kawamotoのフィルム法(参考文献3)(Leica)を使用して作製した。5μm厚さの凍結切片を調製し、これを風乾し、100%エタノールおよび4%パラホルムアルデヒドで固定した。次いで、Alexa Fluor 488(Thermo fisher)と結合した抗ウサギIgG抗体を用いて、まずAlexa647結合抗Ly6Gで、および、ウサギ抗citH3抗体(Abcam)で切片を染色した。DNAはDAPIを用いて標識化し、経口顕微鏡下で細胞を観察した。
Detection of neutrophil cell death in vivo To determine the number of neutrophils in the peripheral blood or peritoneal cavity, mice were injected intraperitoneally with 16 mg SSZ and / or 1 mg zymosan. Four or 24 hours later, peripheral blood cells or peritoneal cells were collected and erythrocyte lysis was performed using Pharm Lyse (BD Biosciences) to obtain leukocytes.
Leukocytes were stained with PE-conjugated anti-Ly6C, PE-Cy7-conjugated anti-CD45.2, APC-Cy7-conjugated anti-Ly6G antibody and 7-AAD. The absolute number of CD45.2 + Ly-6C-Ly-6G + neutrophils and the percentage of dead cells (7-AAD + cells) can be determined by counting the relevant cells under a microscope using a hemocytometer and on BD FACSversion. It was determined by analyzing the cell number using flow cytometry. To detect histone H3 citrullination in mouse heel neutrophils, mice were injected subcutaneously with SSZ with and without Trolox. After 48 hours, the footpads were excised, embedded in OCT compound (Sakura) and frozen in cold hexane. Slices were made using the Kawamoto film method (ref. 3) (Leica). 5 μm thick frozen sections were prepared, air-dried and fixed with 100% ethanol and 4% paraformaldehyde. The sections were then stained with an anti-rabbit IgG antibody conjugated with Alexa Fluor 488 (Thermo fisher), first with Alexa647-conjugated anti-Ly6G and with a rabbit anti-citH3 antibody (Abcam). The DNA was labeled with DAPI and the cells were observed under an oral microscope.
細胞内ROS発生および脂質酸化の検出
細胞内でのROSの発生を検出するため、1.4x104個のマウス好中球を、Hank’s平衡塩溶液中(HBSS(+))、37℃で15分間、10μM DCFH−DA(Invitrogen)の存在下、インキュベートし、SSZの存在下または非存在下、37℃でPMAまたはイオノマイシンを用いて刺激した。BD FACSverseを用いて、フローサイトメトリー分析を行った。
脂質酸化を検出するため、1.4x104個のマウス好中球を、丸底の96ウェルプレートに播種し、SSZまたはサルファ剤の存在下、PMAまたはイオノマイシンで刺激した。60分後、2μMのC11−Bodipy581/591(Thermo Fisher Scientific)を、30分間、細胞に添加した。BD FACSverseを用いて、フローサイトメトリー分析を行った。
Detection of intracellular ROS generation and lipid oxidation To detect the occurrence of ROS in cells, 1.4 × 10 4 mouse neutrophils were collected in Hank's balanced salt solution (HBSS (+)) at 37 ° C. Incubated for 15 minutes in the presence of 10 μM DCFH-DA (Invitrogen) and stimulated with PMA or ionomycin at 37 ° C. in the presence or absence of SSZ. Flow cytometry analysis was performed using BD FACSverse.
To detect lipid oxidation, 1.4 × 10 4 mouse neutrophils were seeded in round bottom 96-well plates and stimulated with PMA or ionomycin in the presence of SSZ or sulfa drugs. After 60 minutes, 2 μM C11-Bodypy 581/591 (Thermo Fisher Scientific) was added to the cells for 30 minutes. Flow cytometry analysis was performed using BD FACSverse.
定量RT−PCT
製造元の指示に従って、RNeasy Miniキット(QIAGEN)を用いて全RNAを好中球から抽出した。相補的DNAは、ReverTra Ace qPCRマスターキット(TOYOBO)を用いて合成した。相補的DNAに対して、qPCRを、THUNDERBIRD SYBR qPCR Mix(TOYOBO)を用いて行った。反応は、リアルタイムPCRシステム(StepOne Plus、Applied Biosystems)を用いて行った。発現レベルは、18sリボソームRNAに対して標準化され、別段の記載がない限り、ナイーブ対照に対してもfold inductionとして表示される。
xCT(SLC7a11)には、以下のPCRプライマー:
xCT−F:5'AGAGCATCACCATCGTCAGA3'
xCT−R:5'GATTCATGTCCACAAGCACAC3'
を用いた。
18sリボソームRNAには、以下のプライマー:
18sリボソームRNA−F:5'CGGACAGGATTGACAGATTG3'
18sリボソームRNA−R:5'CAAATCGCTCCACCAACTAA3'
を用いた。
Quantitative RT-PCT
Total RNA was extracted from neutrophils using the RNeasy Mini kit (QIAGEN) according to the manufacturer's instructions. Complementary DNA was synthesized using the ReverseTra Ace qPCR master kit (TOYOBO). For complementary DNA, qPCR was performed using THUNDERBIRD SYBR qPCR Mix (TOYOBO). The reaction was performed using a real-time PCR system (StepOne Plus, Applied Biosystems). Expression levels are normalized to 18s ribosomal RNA and are displayed as fold induction for naive controls unless otherwise noted.
xCT (SLC7a11) includes the following PCR primers:
xCT-F: 5'AGAGCATCACCATCGTCAGA3 '
xCT-R: 5'GATTCATGTCCACAAGCACAC3 '
Was used.
For 18s ribosomal RNA, the following primers:
18s ribosomal RNA-F: 5'CGGACAGGATTGACAGATTG3 '
18s ribosomal RNA-R: 5'CAAATCGCTCCACCAACTAA3 '
Was used.
統計的解析
対になった、および対になっていない両側スチューデントt検定およびマンホイットニーU検定を用いて2つの群を比較した。ワンウェイおよびツーウェイANOVAを使用して複数の群を比較した。全ての統計分析は、Graph Pad Prism 7ソフトウェアを用いて行った。
Statistical analysis Paired and unpaired two-tailed Student t-test and Mann-Whitney U test were used to compare the two groups. Multiple groups were compared using one-way and two-way ANOVA. All statistical analyzes were performed using
<NETosisによる活性化された好中球の細胞死の促進>
活性化されたマウス好中球におけるNET増強活性に関し、いくつかの細胞死関連化合物をスクリーニングした。マウス骨髄好中球は、NETosisおよびNET形成にPMA(5μM以上)を必要とし、一方、低用量のPMA(1μM)はNET形成を誘導せずに好中球を活性化した(図2a)。
SSZは、1μMのPMAで活性化された好中球において、用量依存的に細胞死を促進した。一方、マウス好中球を1mM SSZ単独で4時間処理した場合には、細胞死を起こさなかった。好中球におけるSSZの24時間処理はアポトーシスを誘導することが報告されている(参考文献4)。なお、短時間処理した場合、未処理のマウス好中球に対するSSZの殺細胞効果はないことを示していた(図8a〜c)。
形態学的分析からは、PMA及びSSZで処理した死んだ好中球が、染色体DNAを細胞外空間に放出すること(これはNETの特異的特徴である)が示された(図2b)。
NETosisは、ヒストンH3のシトルリン化を伴う(参考文献5)。抗シトルリン化ヒストンH3抗体を用いて免疫組織化学分析を行ったところ、低用量のPMA単独およびSSZ単独ではシトルリン化を誘導しなかったが、SSZおよび低用量のPMAの処置はヒストンH3シトルリン化を受けた死亡好中球の数を増加させた(図2c、d)。シトルリン化は、観察された細胞死がNETosisに起因することを確認するPAD4阻害剤であるGSK484を添加することによって阻害された(図2e)。
また、NETosisの別の誘導因子であるイオノマイシンを用いて活性化された好中球に対するSSZの効果を評価した。抗シトルリン化ヒストンH3抗体による免疫組織化学分析によって、イオノマイシンが用量依存的にNETosisを誘発し(図2f、左)、SSZが、低用量(5μg)のイオノマイシンの存在下でインキュベートした好中球においてNETosisを増強したことが示された(図2f、右および図2g)。以上より、SSZがマウス好中球におけるNETosisを加速させることを確認した。
次にSSZのヒト好中球に対する影響を検討した。ヒト好中球は、マウス好中球に比べてPMAに対してより敏感に反応した。例えば、3.2nMという低用量のPMAは単独で、ヒト好中球においてNETosisを誘導した(図2h、左)。一方で、好中球を0.8nMのPMAで前処理した場合、SSZは用量依存的にNETosisを増強した(図2h、右、図2iおよび図2j)。
これらの結果から、SSZがマウスおよびヒト活性化好中球におけるNETosisを増強することが示された。
<Promotion of cell death of activated neutrophils by NETosis>
Several cell death related compounds were screened for NET enhancing activity in activated mouse neutrophils. Mouse bone marrow neutrophils required PMA (5 μM or more) for NETosis and NET formation, whereas low doses of PMA (1 μM) activated neutrophils without inducing NET formation (FIG. 2a).
SSZ promoted cell death in a dose-dependent manner in neutrophils activated with 1 μM PMA. On the other hand, when mouse neutrophils were treated with 1 mM SSZ alone for 4 hours, cell death did not occur. It has been reported that 24-hour treatment of SSZ in neutrophils induces apoptosis (Reference 4). In addition, when it processed for a short time, it has shown that there is no cell-killing effect of SSZ with respect to an untreated mouse | mouth neutrophil (FIG. 8a-c).
Morphological analysis showed that dead neutrophils treated with PMA and SSZ release chromosomal DNA into the extracellular space (this is a specific feature of NET) (FIG. 2b).
NETosis is accompanied by citrullination of histone H3 (Ref. 5). Immunohistochemical analysis using anti-citrullinated histone H3 antibody did not induce citrullination with low doses of PMA alone and SSZ alone, but treatment with SSZ and low dose PMA did not induce histone H3 citrullination. The number of dead neutrophils received was increased (Fig. 2c, d). Citrullination was inhibited by the addition of GSK484, a PAD4 inhibitor that confirms that the observed cell death is due to NETosis (FIG. 2e).
We also evaluated the effect of SSZ on neutrophils activated with ionomycin, another inducer of NETosis. By immunohistochemical analysis with anti-citrullinated histone H3 antibody, ionomycin induced NETosis in a dose-dependent manner (FIG. 2f, left), and SSZ was incubated in neutrophils incubated in the presence of a low dose (5 μg) of ionomycin. It was shown that NETosis was enhanced (FIG. 2f, right and FIG. 2g). From the above, it was confirmed that SSZ accelerates NETosis in mouse neutrophils.
Next, the effect of SSZ on human neutrophils was examined. Human neutrophils responded more sensitive to PMA than mouse neutrophils. For example, a low dose of 3.2 nM PMA alone induced NETosis in human neutrophils (Figure 2h, left). On the other hand, when neutrophils were pretreated with 0.8 nM PMA, SSZ enhanced NETosis in a dose-dependent manner (FIG. 2h, right, FIG. 2i and FIG. 2j).
These results indicated that SSZ enhances NETosis in mouse and human activated neutrophils.
<NETosisを介したインビボでの好中球の細胞死誘発>
次に、インビボでの好中球の細胞死にSSZが与える影響を調べた。
SSZは、腹腔内投与でナイーブマウスに注入した場合、血液中の好中球の数は減少しなかった。このことは、SSZが生理的環境下で好中球に対して殺細胞作用を示さないことを示唆する(図3a)。
続いて、活性化した好中球に対するSSZの影響を調べた。
マウスにザイモザンを腹腔投与した直後に、SSZを投与するか、または、SSZを投与しなかった。図3bに示すとおり、ザイモザンのみの投与の4時間後には、相当数の免疫細胞、特に好中球が、腹腔内に蓄積した。一方、SSZと共に投与した場合には、好中球の数は劇的に減少した。さらに、ザイモザンとSSZとを両方投与したマウスでは、湿潤細胞内における7−AAD陽性の死細胞の割合が劇的に高かった。ザイモザンとSSZを投与したマウスにおいて、腹腔の好中球の一部は、抗シトルリン化ヒストンH3抗体に免疫反応を示した。このことは、好中球はインビボでNETosisを起こしていることを示す(図3d)。これらのデータは、SSZがインビボで好中球の細胞死および増進したNET形成を引き起こしていることを示唆する。
<Induction of neutrophil cell death in vivo via NETosis>
Next, the effect of SSZ on neutrophil cell death in vivo was examined.
When SSZ was injected intraperitoneally into naive mice, the number of neutrophils in the blood did not decrease. This suggests that SSZ has no cytocidal effect on neutrophils in a physiological environment (FIG. 3a).
Subsequently, the effect of SSZ on activated neutrophils was examined.
Immediately after zymosan was administered intraperitoneally to mice, SSZ was administered or SSZ was not administered. As shown in FIG. 3b, a considerable number of immune cells, especially neutrophils, accumulated in the
<活性化好中球におけるROS産生>
以下で説明するとおり、SSZは活性化した好中球においてROS産生を増進しないことが示された。
PMA誘発性のNETosisには反応性酸素種(ROS)産生が必要とされる(参考文献6)。SSZによってNETosisが加速されるメカニズムを探るため、SSZが好中球におけるROS産生に影響を与えるかどうかを調べた。
まず、NADHオキシダーゼ阻害剤であるジフェニレンヨードニウム(DPI)のNETosisに対する影響を評価した。図4aおよびbに示すとおり、DPIは、高用量のPMAまたは低用量PMAとSSZとの組み合わせによって誘発されたNETosisを阻害した。これらの結果は、観察されたSSZ誘発性のNETosis加速に、NADHオキシダーゼ誘発性のROS産生が必要であることを示す。さらに、この結果は、SSZが好中球においてROS産生を増進し得ることを示唆する。
続いて、DCFH−DAを使用して産生されたROSの量を測定した。PMAは、用量依存的にROS産生を刺激した(図4c、d)。しかしながら、予想に反して、SSZは、低用量のPMAを投与した好中球ではROS産生を増進せず、むしろ、1mM SSZは、活性化好中球においてROS産生を減少させた(図4c、d)。これらの結果は、SSZ誘発性のNETosisの加速には、NADHオキシダーゼの活性化が必要であること、また、SSZは、活性化好中球における産生ROSの量を増加させないことを示している。
更に、イオノマイシン処理された好中球におけるROS産生に与えるSSZの影響を調べ、SSZはこれらの条件ではROS産生を増進せず、むしろ低減することを見出した(図4e、f)。
<ROS production in activated neutrophils>
As explained below, SSZ was shown not to enhance ROS production in activated neutrophils.
PMA-induced NETosis requires reactive oxygen species (ROS) production (Ref. 6). To explore the mechanism by which NETosis is accelerated by SSZ, we investigated whether SSZ affects ROS production in neutrophils.
First, the influence of diphenylene iodonium (DPI), which is an NADH oxidase inhibitor, on NETosis was evaluated. As shown in FIGS. 4a and b, DPI inhibited NETosis induced by high dose PMA or a combination of low dose PMA and SSZ. These results indicate that the observed SSZ-induced NETosis acceleration requires NADH oxidase-induced ROS production. Furthermore, this result suggests that SSZ can enhance ROS production in neutrophils.
Subsequently, the amount of ROS produced using DCFH-DA was measured. PMA stimulated ROS production in a dose-dependent manner (Fig. 4c, d). However, contrary to expectation, SSZ did not enhance ROS production in neutrophils administered low doses of PMA, rather 1 mM SSZ decreased ROS production in activated neutrophils (FIG. 4c, d). These results indicate that activation of NADH oxidase is required for SSZ-induced acceleration of NETosis, and that SSZ does not increase the amount of ROS produced in activated neutrophils.
Furthermore, we investigated the effect of SSZ on ROS production in ionomycin-treated neutrophils and found that SSZ did not enhance ROS production but rather decreased under these conditions (FIGS. 4e, f).
<加速された脂質酸化とSSZ誘発性NETosisとの関係>
次いで、活性化された好中球におけるSSZ関連応答に対するSSZの効果を評価した。その結果、SSZが好中球内で脂質酸化を加速したことを見出した。
脂質酸化は、C11−Bodipy581/591染料を用いて測定した。当該染料は、酸化されると赤色から緑色への蛍光シフトを示す。図5aおよびbに示すとおり、PMAは用量依存的に脂質酸化を増加させる。低用量(1μM)のPMAは、酸化されたC11−Bodipyの若干の増加を誘発し、SSZは、低用量のPMAで事前に処理された好中球において脂質酸化を劇的に加速した(図5a,b)。
また、SSZが低用量(5μM)のイノマイシンで処理された活性化好中球においても脂質酸化を増加させることを見出した(図5c、d)。SSZによるこの脂質過酸化は、2−MEによっては阻害されなかったが、ビタミンEの類似体であるトロロックスによって阻害れた。トロロックスは、脂質酸化に対する抗酸化物質として機能する(図5e,f)。これらの結果と整合して、2−MEではなく、トロロックスが、効果的かつ用量依存的に、低用量PMAおよびSSZ誘発性のNETosisを抑制した(図5f、g)。
次に、インビボでのSSZ誘発性のNETosisに対するトロロックスの阻害効果を測定した。皮下注射の場合、SSZは、局所で炎症性反応およびLy−6G+好中球集積を引き起こした(図5i)。集積した好中球の一部は、抗シトルリン化ヒストンH3抗体に対して免疫反応性であった(図5i)。このことは、これらがNETosisを受けていたことを示す。この急性の炎症は、これらのマウスの足蹠の一時的な膨張をもたらした(図5j)。しかしながら、トロロックスとSSZの共投与は、好中球の集積には影響を与えなかったが、シトルリン化ヒストンH3陽性好中球の数を相当数減少させた(図5i)。結果的に、トロロックス注入は、これらのマウスの足蹠の膨張を有意に改善した(図5j)。
最後に、ヒト好中球におけるNETosisに対するトロロックスの影響を評価した。マウス好中球において観察された結果と同様に、トロロックスは、ほぼ完全に、低用量PMAおよびSSZ誘発性のNETosisを阻害した(図5k、l、m)。
これらの結果は、SSZが、脂質酸化が加速することによって、活性化好中球におけるNETosisが増進したことを示す。
<Relationship between accelerated lipid oxidation and SSZ-induced NETosis>
The effect of SSZ on SSZ-related responses in activated neutrophils was then evaluated. As a result, it was found that SSZ accelerated lipid oxidation in neutrophils.
Lipid oxidation was measured using C11-Bodypy 581/591 dye. The dye exhibits a fluorescence shift from red to green when oxidized. As shown in FIGS. 5a and b, PMA increases lipid oxidation in a dose-dependent manner. Low dose (1 μM) PMA induced a slight increase in oxidized C11-Bodipy, and SSZ dramatically accelerated lipid oxidation in neutrophils pretreated with low dose PMA (FIG. 5a, b).
We also found that SSZ also increased lipid oxidation in activated neutrophils treated with low dose (5 μM) inomycin (FIGS. 5c, d). This lipid peroxidation by SSZ was not inhibited by 2-ME but was inhibited by Trolox, an analogue of vitamin E. Trolox functions as an antioxidant against lipid oxidation (Fig. 5e, f). Consistent with these results, Trolox, but not 2-ME, suppressed low-dose PMA and SSZ-induced NETosis in an effective and dose-dependent manner (FIGS. 5f, g).
Next, the inhibitory effect of Trolox on SSZ-induced NETosis in vivo was measured. In the case of subcutaneous injection, SSZ caused a local inflammatory response and Ly-6G + neutrophil accumulation (FIG. 5i). Some of the accumulated neutrophils were immunoreactive with anti-citrullinated histone H3 antibody (FIG. 5i). This indicates that they were undergoing NETosis. This acute inflammation resulted in a temporary swelling of the footpads of these mice (FIG. 5j). However, co-administration of Trolox and SSZ did not affect neutrophil accumulation, but significantly reduced the number of citrullinated histone H3-positive neutrophils (FIG. 5i). Consequently, Trolox injection significantly improved footpad swelling in these mice (FIG. 5j).
Finally, the effect of Trolox on NETosis in human neutrophils was evaluated. Similar to the results observed in mouse neutrophils, Trolox almost completely inhibited low dose PMA and SSZ-induced NETosis (FIG. 5k, l, m).
These results indicate that SSZ enhanced NETosis in activated neutrophils by accelerating lipid oxidation.
<SSZのNETosis増強メカニズム>
以下で説明するとおり、SSZは、フェロトーシスとは異なるメカニズムでNETosisを増強することが示された。
SSZは、がん細胞において、xCTの機能を阻害することによって、フェロトーシスを誘導することが報告されている(参考文献7および参考文献8)。xCTは、種々の細胞に発現し、シスチンを細胞内に輸送することによって細胞内グルタチオンレベルの維持に重要な役割を果たしている。従って、xCTを阻害することで、グルタチオンを細胞で枯渇させるが、これによって、酸化ストレスに応答して細胞の脆弱性が増す。事実、xCT転写物の発現レベルは、インビボでPMA(図6a)またはインビボでザイモザン(図6b)により刺激された好中球で増加した。
これらの結果に従って、SSZ誘発性NETosisの加速にxCTが関与するか否かについて調べた。これらの実験において、まず、xCTの阻害により作用するフェロトーシスの別の誘発物質であるエラスチンのNETosisに対する効果を調べた。
図9に示すとおり、1μM未満のエラスチンは、NIH3T3細胞において細胞死を誘発することができる一方で、12時間で細胞のすべてを死滅させるのには200μMのSSZが必要であった。このことは、エラスチンがNIH3T3細胞における非常に強力なフェロトーシスの誘発物質であることを示す。しかしながら、エラスチンは、低用量のPMAで処理されたマウス好中球ではNETosisを加速することができなかった(図6c、d)。
次いで、xCT変異マウス(参考文献1)から得られたxCT欠損好中球に対するSSZの効果を分析した。これらのマウスでは、N−エチル−N−ニトロソ尿素(ENU)により、xCT遺伝子において機能喪失型変異をもたらした。これらのマウスから得られた胎児線維芽細胞および骨髄由来マクロファージは、2−MEなしではインビトロでは、生存も増殖もしなかった。
これらのマウスから調製された好中球において、sytox greenを用いて、PMA単独でNETosisを評価した。その結果、WTとxCT変異好中球とでは、PMA単独で誘発されたNETosisの効率において差がないことが示された(図6e)。
さらに、活性化されたxCT変異好中球は、WTからのものに比較して、この刺激に若干耐性があるが、SSZは活性化されたxCT変異好中球においてNETosisを加速した(図6e)。
また、抗citH3 Abを用いてPMA+SSZによってNETosisを評価し、SSZが、活性化されたxCT変異好中球と、WTマウスから得られたものとにおいて、同程度NETosisを加速することを見出した(図6f)。xCTは、活性化した好中球におけるSSZによるNETosisの加速には影響しないため、これらの結果は明らかに、xCTがSSZの標的ではないことを示している。
酸化した脂質の発生は、別の細胞死様式であるフェロトーシスにも関与しており、このことは、ある細胞死シグナリングメカニズムが、SSZ誘発性のNETosisおよびフェロトーシスの間で共有されている可能性を示唆する。
そこで、いくつかの細胞死阻害剤の、細胞死の各タイプに対する影響を比較することによって、フェロトーシスに関与するメカニズムとSSZ誘発性のNETosisに関与するメカニズムとの違いを検証した。NIH3T3細胞において、エラスチンまたはSSZ誘発性フェロトーシスは、デフェロキサミンまたはフェロスタチン−1によって効果的に阻害され、その一方、ネクロスタチン−1やz−VADは、フェロトーシスの阻害効果がなかった(図6g)。デフェロキサミンおよびフェロスタチン−1もまた、NIH3T3細胞におけるtert−ブチルヒドロペルオキシダーゼ(tBHP)誘発性フェロトーシス様細胞死を阻害した。一方、デフェロキサミンは、PMA+SSZ誘発性のNETosisを阻害しなかった(図6h)。高用量(2.5μM)のフェロスタチン−1だけが部分的にmPMA+SSZによるNETosisを阻害したが、NIH3T3細胞におけるフェロトーシスの場合と比較して、効果的ではなかった(図6h)。
総合すると、これらのデータは、脂質酸化が、SSZ誘発性NETosisおよびフェロトーシスの細胞死シグナルに関与する一方、これらの2つの細胞死の経路における酸化脂質の生成やその役割は異なる可能性を示している。
<Mechanism to enhance SSZ NETosis>
As explained below, SSZ has been shown to enhance NETosis by a mechanism different from ferrotosis.
SSZ has been reported to induce ferrotosis in cancer cells by inhibiting the function of xCT (
According to these results, it was examined whether xCT is involved in the acceleration of SSZ-induced NETosis. In these experiments, we first examined the effect of elastin, another inducer of ferrotosis acting by inhibiting xCT, on NETosis.
As shown in FIG. 9, less than 1 μM elastin can induce cell death in NIH3T3 cells, while 200 μM SSZ was required to kill all of the cells in 12 hours. This indicates that elastin is a very potent inducer of ferrotosis in NIH3T3 cells. However, elastin failed to accelerate NETosis in mouse neutrophils treated with low doses of PMA (FIGS. 6c, d).
Next, the effect of SSZ on xCT-deficient neutrophils obtained from xCT mutant mice (Reference 1) was analyzed. In these mice, N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) caused a loss-of-function mutation in the xCT gene. Fetal fibroblasts and bone marrow derived macrophages obtained from these mice did not survive or proliferate in vitro without 2-ME.
In neutrophils prepared from these mice, PMOS alone was used to evaluate NETosis using cytox green. As a result, it was shown that there was no difference in the efficiency of NETosis induced by PMA alone between WT and xCT mutant neutrophils (FIG. 6e).
Furthermore, activated xCT mutant neutrophils are somewhat resistant to this stimulus compared to those from WT, but SSZ accelerated NETosis in activated xCT mutant neutrophils (FIG. 6e). ).
Moreover, NETosis was evaluated by PMA + SSZ using anti-citH3 Ab, and it was found that SSZ accelerates NETosis to the same extent in activated xCT mutant neutrophils and those obtained from WT mice ( FIG. 6f). These results clearly indicate that xCT is not a target of SSZ, since xCT does not affect the acceleration of NETosis by SSZ in activated neutrophils.
Oxidized lipid development is also involved in another cell death mode, ferrotosis, which may indicate that some cell death signaling mechanisms are shared between SSZ-induced NETosis and ferrotosis Suggest sex.
Thus, by comparing the effects of several cell death inhibitors on each type of cell death, the difference between the mechanism involved in ferrotosis and the mechanism involved in SSZ-induced NETosis was examined. In NIH3T3 cells, elastin or SSZ-induced ferrotosis was effectively inhibited by deferoxamine or ferrostatin-1, whereas necrostatin-1 and z-VAD had no inhibitory effect on ferrotosis (FIG. 6g). ). Deferoxamine and ferrostatin-1 also inhibited tert-butyl hydroperoxidase (tBHP) -induced ferrotosis-like cell death in NIH3T3 cells. On the other hand, deferoxamine did not inhibit PMA + SSZ-induced NETosis (FIG. 6h). Only a high dose (2.5 μM) of ferrostatin-1 partially inhibited NETosis by mPMA + SSZ, but was not as effective as in the case of ferroosis in NIH3T3 cells (FIG. 6h).
Taken together, these data indicate that lipid oxidation is involved in SSZ-induced NETosis and ferrotosis cell death signals, but the production and role of oxidized lipids in these two cell death pathways may differ. ing.
<NET誘発性化合物間での構造−活性相関>
結腸における細菌性アゾレダクターゼによって、SSZが、5−アミノサリチル酸(5−ASA)およびスルファピリジンに変換されることが広く報告されている(参考文献9)(図7a)。5−ASAは、SSZの抗炎症活性に寄与し、スルファピリジンは、副作用の一部の原因になりうると考えられている(参考文献10)。そのため、これらのSSZ代謝物のNETosisに対する効果を調べた。図7bおよびcに示すとおり、効果はSSZと比較して非常に弱いが、スルファピリジンは、PMA誘発性NETosisを増強する。これに対し、5−ASAはNETosisを誘発しない。さらに興味使いことに、5−ASAは、PMAおよびSSZ誘発性のNETosisを、用量依存的に阻害した(図7d,eおよびf)。これらの結果は、経口投与された場合に、SSZ誘発性顆粒球減少症の発生が非常に低いままであることの理由を支持する可能性がある。
<Structure-activity relationship between NET-inducing compounds>
It has been widely reported that bacterial azoreductase in the colon converts SSZ to 5-aminosalicylic acid (5-ASA) and sulfapyridine (Ref. 9) (FIG. 7a). 5-ASA contributes to the anti-inflammatory activity of SSZ, and sulfapyridine is thought to cause some side effects (Reference 10). Therefore, the effect of these SSZ metabolites on NETosis was examined. As shown in FIGS. 7b and c, the effect is very weak compared to SSZ, but sulfapyridine enhances PMA-induced NETosis. In contrast, 5-ASA does not induce NETosis. More interestingly, 5-ASA inhibited PMA and SSZ-induced NETosis in a dose-dependent manner (FIGS. 7d, e and f). These results may support the reason that the incidence of SSZ-induced granulocytopenia remains very low when administered orally.
SSZの構造−活性相関をさらに明らかにするために、スルファニルアミドおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)のNETosis増強活性について試験した。スルファニルアミドおよびDDSはNETosis増強活性を有することを見出した(図7g)DDSは、スルファニルアミドよりも一桁低い用量で同様のNETosis増強活性を示した(図7g)。NETosis誘発性化合物はまた、NETosis増強活性のレベルに従って、PMA処理された好中球における脂質酸化を加速した(図7h)。これらの結果は、スルファニルアミドおよびDDSが、SSZと同じ様式でNETosisを誘発するという見解を支持するものである。 To further elucidate the structure-activity relationship of SSZ, sulfasilamides and 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (DDS) were tested for NETosis enhancing activity. Sulfanilamide and DDS were found to have NETosis enhancing activity (FIG. 7g). DDS showed similar NETosis enhancing activity at doses one order of magnitude lower than sulfanilamide (FIG. 7g). NETosis-inducing compounds also accelerated lipid oxidation in PMA-treated neutrophils according to the level of NETosis enhancing activity (FIG. 7h). These results support the view that sulfanilamide and DDS induce NETosis in the same manner as SSZ.
<考察>
発明者らは、SSZにより、活性化好中球におけるリン脂質酸化が加速され、その結果、NETosisが増強されることを示した。これらの知見は、昨今のフェロトーシスの研究と併せて、特定のタイプの細胞死の実行あるいは制御因子としての酸化リン脂質の役割にヒントを与えるものである。フェロトーシスの場合、グルタミン酸や、Xc−シスチントランスポータシステムを阻害する他の低分子が、GSH枯渇を生じさせ、細胞の抗酸化能力を喪失させ、ROSに応答した細胞の脆弱性をもたらすことが報告されている(参考文献11)。酸化脂質の減少に関与するユニークな細胞酵素であるGPX4を阻害する低分子もまた、フェロトーシスを誘発し、このことは、脂質酸化が、この種の細胞死に重要な役割を果たしていることを示す。本発明者らは、当初、SSZは、xCTの機能を阻害することによって脂質過酸化を増加させると考えていた。というのも、これが、フェロトーシスの基礎であると考えられているメカニズムであるためである。しかしながら、SSZは、酸化脂質の蓄積を促進し、その結果、xCT非依存的にNETosisを誘発すると結論付けた。さらに、本発明者らのデータは、フェロトーシス阻害剤が、SSZ誘発性NETosisに影響を与えないことを示した。この知見は、SSZ誘発性NETosisが、フェロトーシスに関与する細胞死のプロセスと区別されるという考えを支持するものである。ただし、両者の細胞死のタイプは共に、脂質酸化に関与する。この時点で、脂質酸化を誘発するのにSSZが標的とする分子や、NETosisの次の誘発は知られていない。一つの可能性は、SSZが、この分子の、酸化リン脂質を低減する能力を阻害することである。代わりに、SSZは、脂質酸化に関与する未確認の分子を積極的に調節する可能性もある。いずれの場合においても、SSZの標的分子を特定することによって、NETosisおよびNET形成の調節の基礎となる分子パラダイムの特性決定を促進することが予測される。
結論として、本発明者らは、SSZが、脂質酸化を加速することによって、NETosisが増進されることを示した。SSZおよびその関連化合物の構造と活性との関係は、脂質酸化を加速することによる可能性のあるNET誘発活性を有する化合物の開発を可能にするであろう。リン脂質の過酸化は、NET形成を加速する重要なメカニズムである。これらの知見は、NET調節化合物の開発の理解を拡大するものである。
<Discussion>
The inventors have shown that SSZ accelerates phospholipid oxidation in activated neutrophils, resulting in enhanced NETosis. These findings, in conjunction with recent research on ferrotosis, hint at the role of oxidized phospholipids as a function or regulator of certain types of cell death. In the case of ferrotosis, glutamate and other small molecules that inhibit the Xc - cystine transporter system can cause GSH depletion, loss of cellular antioxidant capacity and confer cell vulnerability in response to ROS. Has been reported (reference 11). Small molecules that inhibit GPX4, a unique cellular enzyme involved in the reduction of oxidized lipids, also induce ferroosis, indicating that lipid oxidation plays an important role in this type of cell death . The inventors initially thought that SSZ increased lipid peroxidation by inhibiting the function of xCT. This is because this is the mechanism considered to be the basis of ferrotosis. However, it was concluded that SSZ promotes the accumulation of oxidized lipids and consequently induces NETosis in an xCT-independent manner. Furthermore, our data showed that ferrotosis inhibitors did not affect SSZ-induced NETosis. This finding supports the notion that SSZ-induced NETosis is distinct from the process of cell death involved in ferroosis. However, both types of cell death are involved in lipid oxidation. At this point, the molecules targeted by SSZ to induce lipid oxidation and the subsequent induction of NETosis are not known. One possibility is that SSZ inhibits the ability of this molecule to reduce oxidized phospholipids. Alternatively, SSZ may positively regulate unidentified molecules involved in lipid oxidation. In either case, identifying SSZ target molecules is expected to facilitate the characterization of the molecular paradigm underlying the regulation of NETosis and NET formation.
In conclusion, the inventors have shown that SSZ enhances NETosis by accelerating lipid oxidation. The relationship between the structure and activity of SSZ and its related compounds will allow the development of compounds with potential NET-induced activity by accelerating lipid oxidation. Phospholipid peroxidation is an important mechanism for accelerating NET formation. These findings expand our understanding of the development of NET modulating compounds.
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