●アレルギー・アトピー性疾患――［ II ］アレルギー性疾患とサイトカイン!転写因子

3．細胞内シグナル伝達とアレルギー性疾患
久保允人＊

花粉症を代表とする I 型アレルギー性疾患の発症には，IL-4，IL-5，IL-13 など IgEの産生や好酸球の分化・増殖に関わるサイトカインが深く関与しており，アレルゲン特異的に起こる免疫反応においてこれらサイトカインを産生する Th2 細胞の存在は，病態の形成に重要な意味がある．
この Th2 細胞はナイーブ T 細胞より分化してくる機能型 T 細胞の一つであり，この分化過程は T 細胞抗原認識レセプター（TCR）と IL-4 レセプター（R）を介する細胞内シグナル伝達系が協調的に働くことによって制御されている．この 2 つのシグナル伝達系は，Th2 分化のマスター遺伝子として働く転写因子，GATA-3 の発現を制御することにより分化の方向性を決定している．誘導された GATA-3 は，IL-4，IL-5，IL-13 など Th2 が産生するサイトカイン遺伝子が集中する遺伝視座に対しクロマチンレベルで構造変化を引き起こし，T 細胞がこれらサイトカインを産生できる状態に分化させると考えられている．ところが，T 細胞が Th2 に分化するためには GATA-3が発現しているだけでは不十分であり，そこには時間的拘束性が存在している．すな
わち，TCR シグナル導入後，非常に限局した時間軸で GATA-3 が発現した場合にのみTh2 分化は起こってくるのである．
機能型 T 細胞の分化制御はこのような時間的拘束性に加え，サイトカインネットワークによってさらに厳密に制御されている．従来から Th1 と Th2 分化は相互が産生するサイトカインによって抑制的に制御されることが知られている．その抑制的制御には，サイトカイン抑制シグナル分子 Suppressor of Cytokine Signaling（SOCS）が関与していることが分かってきている．SOCS5 と SOCS3 は，IL-4 と IL-12，依存的に誘導されるシグナル伝達系を抑制することによりそれぞれ Th2 と Th1 分化を抑制
し，アレルギー炎症に対し SOCS5 は沈静化に，SOCS3 は増悪に働くことが明らかにされてきている．よって，これらの分子は症状を知るうえでのマーカーになるだけではなく，疾患治療の有望な分子ターゲットとなることが予想された．そこで，治療のための分子ターゲットとしての可能性について実験例をあげてご紹介していく．

Cytokine signaling and allergic diseases
MASATO KUBO Laboratory for Signal Network, RIKEN Research Center for Allergy and Immunology, RIKEN Yokohama Institute
くぼ・まさと：理化学研究所横浜研究所免疫・アレルギー科学総合研究センターシグナルネットワー
ク研究チームリーダー．昭和59
年東京農業大学農学博士前期課程修了．平成10年東京理科大学生命科学研究所講師．平成12年同助教授．平成15年現職．主研究領域／
アレルギー発症の機序．サイトカインの転写制御．サイトカインシグナル．
＊Key wordsTh1／Th2
サイトカインシグナル
インターロイキン 4（IL-4）
喘息

アレルギー・アトピー性疾患 45

好酸球の分化・増殖を制御に関与することか

はじめにら，花粉症を代表とする I 型アレルギー性病

マウスにおいて末梢の機能型ヘルパー T態の形成に重要な意味を持っている1）．

細胞は，産生するサイトカインによって I 型

Th2 細胞への分化を制御するシグナル伝達

ヘルパー T 細胞（Th1），II 型ヘルパー T 細胞

系には，T 細胞抗原認識レセプター（TCR）と（Th2）に分類される．これら T 細胞は産生すIL-4 受容体を介する細胞内シグナル伝達系がるサイトカインの違いを反映して，免疫反応存在している．この 2 つのシグナル伝達系において異なる機能を有し，感染防御や免疫は，両者が協調することにより分化の方向性性疾患において重要な働きを持つことが明らを決定する．IL-12，IFN-γ あるいは IL-4 は，かにされている．ヒトの場合でもマウスほどそれぞれ Th1 および Th2 分化の方向を決定

明確ではないが，類似した T 細胞サブセット

するうえで重要な働きを持つサイトカインでが存在することが明らかにされており，疾患あり，それぞれ分化の方向性を制御する転写との深い関連性が数多く報告されている．

因子 T-bet と GATA-3 の発現を誘導して分化Th1 細胞は T 細胞の増殖を制御するサイトの方向性を決定すると考えられている2,3）（図カイン IL（インターロイキン）-2 や炎症反応1）．

を制御するインターフェロン （IFN-γ）
γ，リン機能型 T 細胞の分化制御はサイトカイン

ホトキシン（TNF-β）などのサイトカインを産ネットワークによってさらに厳密に制御され生する．これに対し，Th2 細胞は B 細胞からており，健常体では Th1 と Th2 はお互いが平の抗体産生制御に関与するサイトカイン IL-衡を保つために，お互いが出すサイトカイン

4，IL-5，IL-6，IL-9，IL-10，IL-13 な ど を 産によりお互いを抑制的に制御している．すな生する．これらサイトカインは IgE の産生やわち，Th1 細胞が産生する IFN-γ は Th2 細胞

IL-12受容体

抗原提示細胞（樹状細胞）TLR

Th1細胞
IL-4受容体

T-bet
IL-12

MHC＋抗原T細胞
抗原受容体

IFN-γ

IL-4
IL-10IFN-γ

ナイーブT細胞
IL-4

Th2細胞
GATA-3

図146 第 126 回日本医学会シンポジウム

Th1 と Th2 の分化

IL-4受容体

の分化を抑制する働きがあり，一方 Th2 細胞受容体を発現させた遺伝子改変マウスを作製より産生される IL-4 や IL-10 はマクロファーした．ヒト IL-4 はマウス IL-4 と交差反応を持ジや T 細胞に働くことにより，Th1 細胞の分たないことから，ヒト IL-4 を使うことによ化を抑制して，お互いのバランスを制御してり，この 2 つのシグナル伝達系を乖離させたいる（図 1）．その抑制的制御には，サイトカ状態で IL-4 シグナルを導入する時間帯を調

イ ン 抑 制 シ グ ナ ル 分 子 Suppressor of Cyto-節しうる実験システムを構築した．
その結果，kine Signaling（SOCS）が関与していることがもっとも効率よく Th2 分化を誘導するには，4,5），本稿では SOCS 分子のT 細胞抗原受容体の活性化によって引き起こアレルギー治療のための分子ターゲットとしされる初期活性化を起点として，48 時間以内ての可能性についてご紹介していく．に IL-4 シグナルが導入される必要があった

分かってきており（図 2）．GATA-3 の 発 現 は IL-4 シ グ ナ ル によって制御されているが，この GATA-3 の発

1．T 細胞抗原受容体と IL-4 受容体から

現は Th2 分化においては絶対必要条件ではのシグナルによる Th2 分化の制御なく，的確な時間帯で GATA-3 が発現することが，効率よく Th2 分化を起こすためには重ナイーブ T 細胞が Th2 細胞へと分化して要であることが明らかにされた6）．

いく過程に働く T 細胞抗原受容体と IL-4 受
容体からのシグナルを乖離させた系を構築する目的で，IL-4 受容体欠損マウスにヒト IL-4−12 0anti-TCR/CD28 or anti genic peptide
24487296120144（hrs）

Th1 cells
Th2 cells

hIL-42）70
60
5040
Percent number of cells

Percent number of cells

1）4035302520151050−123）403530252015105hIL-4 Tg

0−12 012 2436 48 60 72（hrs）
4）50
hlL-4 Tg/mIL-4R KO
40
Percent number of cells

Percent number of cells

012 24 36 48

図2hIL-4 Tg/DO11.1030201000122436486072（hrs）

hlL-4 Tg/DO.11.10/mIL-4R KO

30201060 72（hrs）

0−120122436486072（hrs）

Th2 分化に必要とされる IL-4 シグナルの時間拘束性アレルギー・アトピー性疾患 47

TCR
SOCS3
Th1SOCS5
IL-12TCR

IL-12 レセプター
IL-4 レセプター

ナイーブ
T細胞

TCR

Th2
SOCS3

SOCS5

図3

IL-4 レセプター

SOCS 分子によるヘルパー T 細胞分化制御機構

いては抗原刺激によって誘導された免疫応答

2．SOCS によるアレルギー疾患制御

全体のサイトカインバランスを修飾している（図 3）．そこで，アトピー性皮膚炎および喘息

近年，われわれはサイトカインシグナルを患者における SOCS ファミリー分子の発現を抑制的に制御している SOCS（Suppressor of

解析することにより，ヒトにおけるアレル

Cytokine Signaling）ファミリー分子が，Th1ギー性疾患と SOCS 分子の発現との関係を検及び Th2 分化過程において重要な働きを持討したところ，SOCS3 の発現がアトピー性皮つことを明らかにした．この分子はサイトカ膚炎および喘息の病態の重度と高い相関性をインにより誘導される SH2 蛋白質群であり，持つことが明らかとなった10）．そこで，これファミリーを形成して，SH2 を介してキナー

ら SOCS5 と SOCS3 分子の遺伝子改変マウス

ゼや受容体に結合してサイトカインシグナルを用い，アレルギー性疾患発症モデルにおけ7,8）を抑制的に調節している．Th1 及 び Th2細胞において，SOCS5 は IL-4 依存的に起こるSTAT（Signals transducers and activators of9）るこれら分子の役割を遺伝子改変マウスにて解析した．
Lck-eµ-SOCS5 Tg マウスは，これまでの intranscription）6 の 活 性 化 を ，SOCS3 は IL-vitro の解析では Th2 反応が抑制されること

12 依存的に起こる STAT 4 の 活 性 化 に 抑 制が示されていたが，喘息モデルの系では予想10）的に働くことにより ，Th1 あるいは Th2 分に反してコントロールマウスに比べ気道内圧化 を そ れ ぞ れ 促 進 し て い た．SOCS フ ァ ミの亢進がみられた．また，肺への好酸球・好リーの中の SOCS5 と SOCS3 は，分化誘導に中球・リンパ球などの浸潤，OVA（卵白アル必要なサイトカイン IL-12 と IL-4 によって発ブミン）特異的 IgE 抗体の産生で も コ ン ト9〜11）現がそれぞれ制御され，これによってヘルパー T 細胞の分化の方向性を変化させ，ひ48 第 126 回日本医学会シンポジウム

ロール群と差はみられなかった．
Lck-eµ-SOCS3 Tg マウスは，これまでの in250

LM, control
LM, OVA
SOCS3 Tg, control
SOCS3 Tg, OVA

Cells（×104/ml）in BALAirway pressure（% of baseline）

300

40＊＊LM, control
LM, OVA
SOCS3 Tg, control
SOCS3 Tg, OVA60＊＊20＊0200＊＊

80

Total cells Macrophages＊＊＊

Neutrophils Lymphocytes Eosinophils（pg/ml） IL-13
IL-4IL-5IFN-γ
＊
＊
＊
250
152010＊＊＊200＊15＊10100150
105＊100Saline 10 20 40 80 160
55Acetylcholine concentration（mg/ml）
500000control OVA control OVA control OVA control OVA control OVA control OVA control OVA control OVALMLMLM
LM
SOCS3 Tg
SOCS3 Tg
SOCS3 Tg
SOCS3 Tg
150（ng/ml）
2,500Total lgE＊＊＊

2,0001,500600＊

400＊

1,0002005000

図4（ng/ml） OVA specific lgE800control OVALMcontrol OVA
SOCS3 Tg

0control OVALMcontrol OVA
SOCS3 Tg

T 細胞特異的に SOCS3 を発現させたトランスジェニックマウスにおける OVA特異的気道過敏反応の亢進

vitro の解析から顕著な Th2 反応の亢進が示導性気道性過敏反応を検討した．これらマウされており，喘息モデルの系でもこれをよくスの OVA 誘導性気道性過敏反応は，コント反映して，コントロールマウスに比べ顕著なロールマウスに比べ優位に抑制傾向にあっ気道内圧の亢進がみられた．また，これに伴た．肺への好酸球の浸潤，Th2 サイトカイン，い肺への好酸球の浸潤，IL-4，IL-5，IL-13 なIgE 抗体価など，いずれもコントロールに比どの Th2 サイトカインの顕著な産生亢進，血べ顕著に抑制傾向にあった．ところが，これ中における全 IgE 抗体価および抗原特異的にに対してマクロファージ特異的に SOCS3 の反応する IgE 抗体価の上昇が観察された（図発 現 を 欠 失 さ せ た SOCS3f!
fXlysM-Cre マ ウ4）．

スでは，気道過敏反応の抑制は認められず，

次に，SOCS3 の発現が正常の半分以下であ肺への好酸球の浸潤，Th2 サイトカイン，IgEる SOCS3 へテロ接合体（SOCS3＋!
−）マウス

抗体価なども コ ン ト ロ ー ル マ ウ ス

を用い，T 細胞特異的に SOCS3 の発現を欠失（SOCS3＋!
＋XlysM-Cre）と比べ大きな変化はさ せ た SOCS3 f!
fXlck-Cre に お け る OVA 誘

認められなかった．次に，Dominant Negative
アレルギー・アトピー性疾患 49

として働くことが予想される変異型 SOCS 3F25A 分子を T 細胞特異的に発現させた Lckeµ-SOCS3 F25A Tg に お い て 同 様 の 解 析 を行ったところ，OVA 特異的に誘導される気道過敏反応は，コントロールマウス以下まで抑制されていた．
T 細胞における恒常的 SOCS3 の発現は，OVA 誘導性の気道性過敏反応を亢進する働きがあり，T 細胞における SOCS3 の発現や働きを抑制することにより，その病態を軽減することが可能となる．これに対して，in vitroの解析において Th2 反応を抑制する働きを示した SOCS5 を T 細胞特異的に高発現させた Tg マウスでは，病態の改善は全く認めら

7） Alexander WS : Suppressors of cytokine signalling（SOCS）in the immune system. Nat Rev Immunol
2002 ; 2 : 410―416.
8）Yasukawa H, Sasaki A, Yoshimura A : Negative regulation of cytokine signaling pathways. Annu Rev Immunol 2000 ; 18 : 143―164.
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10）Seki Y, Inoue H, Nagata N, et al : SOCS-3 regulates
onset and maintenance of T（H）2-mediated allergic
responses. Nat Med 2003 ; 9 : 1047―1054.
11）Egwuagu CE, Yu CR, Zhang M, et al : Suppressors ofcytokine signaling proteins are differentially expressed in Th1 and Th2 cells : implications for Th celllineage commitment and maintenance . J Immunol
2002 ; 168 : 3181―3187.

れなかった．以上のことは，T 細胞におけるSOCS3 の発現は喘息症状と密接なつながり質があることを強く示唆するものであった．こ疑応答のことから，喘息病態において SOCS3 の発現や機能を抑制することは，その病態をコントロールするうえで有用な手段となりうると考座長（山本） どうもありがとうございました．

えられ，Dominant Negative 型 SOCS3 を発現

佐野公仁夫（東北大） IL-4 のシグナルが遅したマウスの結果はこれを裏づけることとれると，Th1 に向かうのでしたね．そうするなった．と，デフォルトが Th1 かと思うのですが，私たちの実験系で，BALB!
c を使うと，何もサイ〔文献〕
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airway hyperresponsiveness . Annu Rev Immunol
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Rev Mol Med 2004（in press）.
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GATA-3 expression is a time-restricted instruction
switch for Th2 cell differentiation. J Immunol 2004 ;172 : 6158―6166.

50 第 126 回日本医学会シンポジウム

トカインを入れないと Th2 に向きやすいという経験があります．これはどのように考えればよろしいのでしょうか．
久保

一 つ の 考 え 方 は，initial な IL-4 のsupply が BALB!
c で高い，そのためにデフォルトでみると Th2 に傾いているように考えます．
善本知広（兵庫医 大） 先 生 の お 話 で は，SOCS3 は IL-4 によって発現が増強するということでした．たとえば total IgE が，喘息の患者さんと AD の患者さんで SOCS3 が相関するというのは，単に結果とは考えられませんか．
久保

結果とも考えられますし，私たちがみているのは，そういう患者さんで Th2 が蓄積していた結果だと思います．
善本

系で IL-4 を入れたり，IL-12 を入れたりといSOCS3 の過剰発現したマウス由来

うような状態をつくってしまうと，SOCS3の T 細胞を抗原と IL-4 で刺激するとき，そのの働きはほとんどキャンセルされてしまうのような T 細胞は Th2 に分化できるのでしょで，隠れてしまうと思います．
ですからデフォうか．SOCS3 を欠損した T 細胞は Th2 に分ルトの条件ではみられますが，過酷な条件，化できますか．

過剰な条件ではまずみえないと思います．

久保

SOCS は，おそらく非常に微妙なバ座長

非常に面白い分野で，これから創薬ランスはコントロールできると思うのです．の面でも興味のあるところです．どうもありただ過剰な状況，たとえば私たちが分化依存がとうございました．

アレルギー・アトピー性疾患 51