粒子状物質は免疫システムの機能を著しく低下させます

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12773 (2023) この記事を引用

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

産業源や自動車によって生成される浮遊粒子状物質は、感染症に対する感受性の増加と関連しており、免疫系の細胞によって認識されることが知られています。 PM によって免疫細胞に誘導される遺伝子発現プロファイルの分子機構と変化は、完全には解明されておらず、体系的に統合されていません。 ここでは、RNA-seq を使用して、粗大粒子状物質 (PM10) に曝露された後のヒト末梢血単核球の mRNA プロファイルを分析します。 私たちの分析では、PM10がサイトカインやケモカインの増加による炎症促進状態の活性化など、免疫細胞の1,196個の遺伝子の発現を再プログラムできることが示されました。 IL-36シグナル伝達経路の活性化と、好中球と単球の動員に関与するケモカインの上方制御は、PM曝露による炎症のメカニズムを示唆しており、一方でNK細胞を動員するケモカインは抑制されています。 PM への曝露は、炎症経路に関連する転写因子 (例、JUN、RELB、NFKB2 など) も増加させ、RNase および病原体応答遺伝子 CAMP、DEFA、AZU1、APOBEC3A、LYZ の発現を低下させます。 遺伝子調節およびシグナル伝達経路にわたる我々の分析は、PMが抗ウイルス応答および病原体に対する一般的な宿主防御に関連する免疫細胞機能の調節不全に役割を果たしていることを示唆している。

大気汚染は依然として世界中で公衆衛生上の危機となっており、ほとんどの人が有害な汚染物質にさらされて生活しており、年間660万人以上が死亡しています。 高い人口密度、燃料使用量、産業の成長が汚染レベルの増加に関与しており、人間の健康に重大な影響を及ぼします1。 粒子状物質 (PM) などによる大気汚染物質の健康への悪影響は、広く報告されています。 具体的には、肺疾患（慢性閉塞性肺疾患 -COPD-、喘息、呼吸器感染症、がん）、心血管障害、神経障害、さらには新生児関連の問題さえも PM 曝露と関連しています 2,3,4,5,6。 根本的なメカニズムはまだ不明ですが、酸化ストレス、組織損傷、遺伝毒性、血管変化、およびこれらの汚染物質によって誘発される気道の炎症に関連している可能性があります7、8、9。

粒子状物質 PM10 (直径 10 μm 未満) は、大気中の主要な汚染物質の 1 つです。 その物理化学的特徴は強力な炎症反応を誘発し、重大な有害な影響を引き起こします7。 これまでの研究では、PM10 が、インフラマソームの活性化、細胞の動員、および IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α などの炎症性サイトカインの産生増加に関連するメカニズムを通じて炎症を誘発する可能性があることが実証されています 10、11。 さらに、これらの大気汚染物質に対する人間の反応を理解するためのより良いモデルである初代ヒト細胞において、我々は最近、PM10 が好中球の活性化、ネトーシス、炎症誘発性サイトカインの放出、マウス肺の好中球浸潤を誘導することを報告しました11。 さらに、粒子状物質は、IL-17A および炎症性 γδ T 細胞を介して過剰反応性と炎症を誘発します。 NK 細胞は、Tim-1 および PD-L1 阻害分子を発現し、IL-17A の産生とγδ T 細胞の増殖を調節することにより、免疫効果を制御する調節機構を活性化できます。 したがって、粒子状物質の有害な影響を保護する上で NK 細胞が重要な役割を果たしていることが示唆されています 12。

PM10 への曝露によって誘発されるこの炎症反応は、喘息や COPD などの呼吸器疾患の悪化と関連しています 2,13。 免疫応答の変化には、PM 曝露後の抗菌応答の低下や組織恒常性の喪失も含まれますが、呼吸器感染症や臨床合併症のリスクが増加します 14,15。 これに関して、PM10 は肺の免疫機能を変化させ、肺炎の罹患率を高める可能性があります 16。 この免疫応答の変化は、細胞の機能不全や、β-ディフェンシンやカテリシジンなどの抗菌剤の異常な産生によって媒介される可能性があり、微生物定着のリスクを高めます17。 抗ウイルス反応は PM への曝露によっても変化し、汚染物質に曝露された人々の II 型インターフェロンが減少し、ウイルス感染に対する脆弱性が高まる可能性があります 18。