山麻科学振興財川研究報告書, 20(1997)スカベンジャー受容体欠損マウスを用いた動脈硬化発症の分子機構の解析Gene targeting of macrophage scavenger receptors: Implications for atherosclerosis児玉龍彦東京大学先端科学技術研究センター分子生物医学部門教授Tatsuhiko Kodama Department of Molecular Biology and Medicine Research Center for Advanced Science and Technology University of Tokyo Macrophage scavenger receptors (MSR) exhibit unusual broad ligand Abstract binding specificities and have been implicated in atherogenesis. Their physiologic and pathophysiologic functions, however, have not yet been established with certainly. In mice lacking both type I and type II MSR, as created by gene targeting, peritoneal macrophages exhibited impaired uptake of its ligands, such as modified low density lipoproteins (LDL) and advanced glycosylation end product (AGE), and defected adhesion acivities. MSR deficiency markdely reduced a progression of atherosclerotic lesion in apo E defected mice and exhibited increasing sensitivity against pathogens such as Listeria monocytogenes and herpes simplex virus (HSV). These results indicate that the MSR not only function to uptake modified LDL but participate widely in the removal of foreign bodies and wasted materials. It was clarified that MSR plays a role of host defense systems in addition to its role in atherosclerosis. Moreover, MSR seems to be involved in multi-functions of macrophage such as endocytosis, adhesion and phagocytosis.アテローム性動脈硬化の発症には血管壁への単球／マクロファージ系細胞が集積して泡沫細胞になっていくことが鍵となる.この泡沫細胞化をになうのがマクロファージのスカベンジャー受容体とその関連遺伝血管壁でマクロファージはスカベンジャ一受容体を用いて酸化的変性をうけたＬＤ Lをとりこみ泡沫細胞化することが仮説として有力であるがいまだ直接的には証明さ2 .研究経過スカベンジャー受容体遺伝子第四エクソンをネオマイシン耐性遺伝子でdisruptし、スカベンジャー受容体欠損マウスを作成した、この欠損マウスから腹腔マクロファージを採取し、マクロファージの性質の解析に用いた.生体防御機能をみるために、リステリアとＨＳＶ１の感染実験を行った.動脈硬化の進展をみるためには、高脂血症血漿と動脈硬化好発の表現型を示すアポE欠損マウスをノースカロライナ大学前田教授より提供をうけ、交配実験をおこないメスにつきアテロームサイズの比較を行った．すべての爽酸計画はとどこおりなく進行し、えられた結果はＮＡＴＵＲＥ誌に掲職され国際的にも高く評価された.
3.研究成果
スカベンジャー受容体欠損マウスはFig1に示す様なターゲティングコンストラクトを用いて作成された．得られたマウスはサザン解析でホモ、ヘテロが確認された．ポモマウスのマクロファージは免疫組織学的検討でスカベンジャー受容体Ｉ型、ＩＩ型蛋白を全く欠損していた.スカベンジャー受容体欠損のマクロファージは、アセチルＬＤＬ、酸化ＬＤＬの取り込みが顕著に低下していた(Fig2.A,B).一方、血液中に注射された変性ＬＤＬの消失は全く差がなかった．このことはＩ ＩＩ型は、マクロファージの異物処理30には重要であるが血液中の異物処理はことなる遺伝子産物によりになわれていることを示している(Fig.2D).我々にとって意外であったのは糖尿病血管障害の原因に関与するＡＧＥ産物の取り込みにもスカベンジャー受容体が重要であることが証明されたことである． (Fig.2C)スカベンジャー受容体欠損マクロファージは接着とファゴサイトーシスにも大きな変化を示した．Fig3に示すようにスカベンジャー受容体が欠損しているとＥＤＴＡ拡抗性の接着活性が消失した.アボトーシスをおこした陶腺細胞は胸膜内マクロファージにより処理されるが、スカベンジャー受容体欠損マウスではマクロファージのファゴサイトーシスでの処理能力が正常の５０％に低下していた.アポＥ欠損マウスとの交配ではアポＥ欠損ホモマウスでもスカベンジャー受容体がないと動脈硬化のサイズは約４０％に低下を示した（Fig.4).このことはスカベンジャ一受容体の動脈硬化における役割の始めての直接的証明である．動脈硬化サイズの低下は変性ＬＤＬ取り込み活性の低下とバラレルであり、他のスカベンジャー受容体関連遵伝子が残存アテロームの発症をになっていると考えられた.すでにのべたように、スカベンジャー受容体欠損マウスでも変性ＬＤＬの血液中からの消失には違いがないので、ＬＤＬのM管壁での変性が重要であると考えられた.残存する病室にはマクロファージの無視と平滑筋細胞の増殖がみられ病変自体の質的生格にはかわりがなかった・
スカベンジャー受容体欠損マウスはリステリアおよびＨＳＶ１の感染実験において細菌感染後の生存率の低下がみられた(Fig5).これは、加液中からの細菌などの除去の差ではなく(Table1)、マクロファージにとりこまれたあとも生存しつづける病原休の増加によることが示された．このことは、スカベンジャー受容体経路がマクロフアージの殺菌力にも関連していることを示唆するデータである.
4．今後の課題と発展
助脈硬化の成立過程におけるスカベンジャー受容体の役割に関しては、上記のように多くの知見が得られたが、次の課題も残っている.第一に、ＬＤＬの変性がどこでどのように進展しているかということである．L D Lの加液中での変性はあまり影響しないことを示すデータがえられたが血管壁でのL D Lの変性過程は明らかではない.さらにスカベンジャー受容体がＡＧＥ修師物の処理にも重要であることが証明され、ＡＧＥ化された骚白の病理学的役割にスカペンジャー受容体がどのように関与するかの解明がいそがれる.これらの駅題にこたえるため、現在血管壁の細胞の混合培雑系でｉｎ　ｖｉｔｒｏでの変性解析が進展中であり、新規の変性抑制剤の開発が進行中である.第二に、Ｉ型、ＩＩ型以外の関連遺伝子の役割である．これらの欠損マウスの作成は国際共同研究として進展中である.第三に、単球／マクロファージの集積過程の動脈硬化進展における役割である．スカベンジャー受容体がＥＤＴＡ抵抗性接着因子の正体であった．これらをふまえマクロファージの集報をターゲットとした薬物の開発が急がれるであろう.謝辞：今回の研究が実験内容でも、財源面でもおおきなビンチにあったときに日産財団の助成は大きな支えとなった．改めて感謝するとともに、今後も我々に続く若手の研究者へ人類の将来を切り開くような日産財団からの大胆な助成を期待申し上げま.  5．発表論文リスト（スペースの関係から重要なもののみをあげた） 1. Suzuki H, Kodama T et al. Resistance to atherosclerosis and susceptibility to infection in scavenger receptor knockout mice Nature, 1997, 386, 292-6 2. Platt N, Suzuki H, Kurihara Y, Kodama T and Gordon S. A'role for the class A macrophage scavenger receptor in the phagocytosis of apototic thymocytes in vitro Proc natl Acad Sci USA, 1996, 93:12456-60 3. Sakai M, Miyazaki A, Hakamata H, Kodama T, Suzuki H, Kobori S, Schichiri M, Horiuchi S. The scavenger receptor serves as a route for internalization of lysophosphatidylcholine in oxidized low density lipoprotein-induced macrophage proliferation J Biol Chem 1996, 271, 27346-52 4. Mato M. Ookawara S. Sakamoto A. Aikawa E. Ogawa T. Mitsuhashi U. Masuzawa T. Suzuki H, Honda M. Yazaki Y. Watanabe E. Luoma J. Yla-Herttuala S. Fraser I. Gordon S. Kodama T. Involvement of specific macrophage-lineage cells surrounding arterioles in barrier and scavenger function in brain cortex.  Proc Nati AcadSci 93(8):3269- 74, 1996