脳梗塞の病態では、脳の血流障害（虚血）によって脳組織が損傷し、その脳組織が壊死することによって次に大きな炎症がひき起こされます。炎症はそれから数日間続き、梗塞の拡大と神経症状の悪化に関連している可能性が考えられていますが、脳梗塞後における炎症メカニズムは明らかになっていませんでした。
本研究グループは、このメカニズムをマウスモデルで調べ、炎症性サイトカインであるインターロイキン注１）（IL）が梗塞領域の拡大に重要な役割を果たしていることを突き止めました。梗塞直後は、まずマクロファージが脳内に浸潤してインターロイキン23（IL-23）を産生します。続いて脳梗塞後、数日以内に感染防御などに関与するγδT細胞注２）が脳内に浸潤してIL-23の刺激を受けてインターロイキン17（IL-17）を産生することにより、さらに炎症を促進し神経細胞死を加速していることを発見しました。また、T細胞の浸潤抑制やγδT細胞の除去によって梗塞領域の拡大を防止することも分かりました。これらのサイトカインとその産生細胞を標的とすることによって、新規の脳梗塞治療が開発できる可能性があり、今後、脳卒中医療に役立つことが期待されます。
本研究は九州大学と共同で行われ、独立行政法人 医薬基盤研究所の支援も受けて行われました。本研究成果は、 ２００９年８月２日（英国時間）に英国科学雑誌「Nature Medicine」のオンライン速報版で公開されます。
戦略的創造研究推進事業 チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）
| 研究領域 | ： | 「アレルギー疾患・自己免疫疾患などの発症機構と治療技術」 （研究総括：菅村 和夫 宮城県立がんセンター 総長） |
| 研究課題名 | ： | 細胞内シグナル制御による免疫リプログラミング |
| 研究代表者 | ： | 吉村 昭彦（慶應義塾大学 医学部 教授） |
| 研究期間 | ： | 平成２０年１０月～平成２６年３月 |
上記研究課題では、細胞内のシグナル伝達制御機構の解明とその人為的な調節により新たな免疫疾患治療の方法論を開発することを目指しています。
＜研究の背景と経緯＞
脳梗塞は日本人の死亡原因のなかでも多くを占める発症頻度が高く、後遺症により片麻痺や寝たきりとなるなど介護を必要とすることが多い疾患です。高齢化社会に伴って今後、脳梗塞の患者数は増加する可能性があるにもかかわらず、脳梗塞に対する治療はほとんどが発症早期を対象としたものであり、発症から１日以上経過して受診される患者には有効な治療法が乏しいのが現状です。また、適切な治療を開始していても神経症状が悪くなる患者もいます。しかし、そもそも梗塞後どのような仕組みで神経細胞の死が引き起こされるのか詳細は不明で、このメカニズムを解明し、発症後期でも効果が期待できるような治療法が求められていました。
脳梗塞は脳の血流障害（虚血）による脳組織の損傷ですが、脳組織の壊死によって発症早期に大きな炎症がひき起こされます。それから数日間続く炎症が神経細胞死を誘導し、神経症状の悪化に関連している可能性が考えられています。最近、この時期にリンパ球が脳梗塞巣に浸潤することが分かってきましたが、リンパ球の種類や、リンパ球がどのような役割をしているかについては解明されていませんでした。脳梗塞の病態におけるリンパ球の役割を明らかにすることができれば、その作用を調節して脳神経保護に結び付け、新たな治療法を開発できる可能性があります（図１）。
一方で最近、新しく発見された炎症性サイトカインであるIL-23や、IL-23によって誘導されるIL-17産生ヘルパーT細胞（Th17）（リンパ球のなかのサブグルーブ）が、多発性硬化症のモデルである実験的自己免疫性脳脊髄炎モデル注３）の発症や進行に決定的な役割を果たしていることが証明されました（参考文献１、２）。IL-17は脳組織を障害する作用が報告されていることから（参考文献３）、本研究グループではIL-23やIL-17が脳虚血によって起こる炎症に対しても悪化させる方向に機能している可能性が高いと考えました。また、これらのサイトカインを産生する細胞についても同定し、梗塞後の炎症プロセスの全容を解明しようと試みました。
＜研究の内容＞
IL-23は発症１日目に脳梗塞巣内に浸潤したマクロファージによって産生されていました。さらに、このIL-23によって、発症３日目に浸潤したT細胞からIL-17の産生が誘導されていました。驚くべきことに、IL-17の主な分泌細胞は当初、想定していたヘルパーT細胞（Th17）ではなくγδT細胞でした（図２）。γδT細胞は感染防御において重要な役割を果たし、Th17よりも比較的早期に活躍する細胞です。Th17と同じくγδT細胞もIL-23の刺激によってIL-17産生を開始することが知られています。IL-23やIL-17遺伝子を欠損したマウスでは、野生型マウスよりも脳梗塞体積が小さく、神経症状や生存率の改善が見られました（図３）。
免疫染色法によってγδT細胞は、脳虚血による神経細胞死が進行している梗塞周辺部に局在していることを証明しました。これらのγδT細胞を抗体によって除去したマウス、またはTCRγδ遺伝子欠損マウス注２）では、野生型マウスよりも脳梗塞体積が小さくなることが明らかとなり（図４）、さらに脳梗塞発症24時間が経過してからでも、γδT細胞に対する抗体を投与することは脳梗塞体積の減少させる効果があることを示しました。
FTY720（Fingolimod）はT細胞のリンパ組織からの遊走、炎症組織への浸潤を阻害する薬剤として知られています。現在、多発性硬化症に対して第三相臨床治験が行われています。FTY720を静脈内投与すると脳梗塞巣内に浸潤したT細胞やγδT細胞の数が減少し、脳梗塞体積は著明に減少しました（図５）。この結果はT細胞が脳内に浸入することが梗塞の拡大に重要であることを示しているのみならず、FTY720が脳梗塞の増悪化を防ぐ薬剤として使用できる可能性を示唆しています。
＜今後の展開＞
「Time is brain」の言葉が示す通り、脳梗塞はできるだけ早期の治療開始が原則ですが、未だに脳梗塞の治療法は少なく、治療の開始が間に合わなかったり、適切な治療を開始していても神経症状が悪化したりすることがあります。これらは入院期間やリハビリ加療を長期化させ、今後の高齢化社会に伴って医療経済を圧迫する可能性があります。今回の成果は、脳梗塞の新たな病態を解明するものです。脳梗塞後の亜急性炎症におけるT細胞とその作用に関連するサイトカインの重要性を明確に証明し得たことから、これらを治療に反映することができれば、治療の選択肢が増えるだけでなく、脳保護治療を行える時間帯をさらに広げることができると考えられます（図７）。さらに、炎症性サイトカインによる神経細胞の損傷のメカニズムについても理解が進むことが期待されます。
＜参考図＞
図１ 脳虚血による炎症と担当細胞
図２ 脳梗塞巣における、IL-23、IL-17産生細胞
図３ IL-17、IL-23遺伝子欠損マウスは脳虚血による組織障害が減弱する
図４ 脳梗塞巣におけるγδT細胞の浸潤と組織障害
図５ FTY720による脳梗塞の治療効果
図６ IL-23、IL-17による脳梗塞の病態進展機序
図７ 脳梗塞の新たな病態メカニズム
＜用語解説＞
注１）インターロイキン
細胞から分泌されるたんぱく質であるサイトカインの一種で、主にマクロファージやリンパ球から産生される。インターロイキンはリンパ球間の情報を伝達する重要な因子で免疫系では感染防御のほか、さまざまな免疫疾患に関与する。ヘルパーT細胞の場合はインターフェロンγ、インターロイキン4(IL4)、IL-17を産生する亜集団に分かれており、それぞれ炎症、アレルギー、自己免疫疾患などに関与することが明らかになっている。
注２）γδT細胞、TCRγδ遺伝子欠損マウス
T細胞はそのT細胞レセプター（TCR）の種類によってαβ型とγδ型とに分けられる。γδT細胞の正確な機能は未だに十分には解明されていないが、細菌に特異的に結合するリガンドや腫瘍細胞を認識することから自然免疫の機能を持つとされている。αβ型T細胞に比べるとγδ型T細胞のほうが早期に動員される。しかし通常はγδ型T細胞はリンパ球の５％程度しか存在しない。
また、TCRγδ遺伝子欠損マウスとは、γδ型T細胞の抗原受容体であるTCRγδ遺伝子を欠損させたマウスで、体内にγδ型T細胞を全く持たない。他のT細胞や白血球は正常である。
注３）実験的自己免疫性脳脊髄炎モデル
多発性硬化症の動物モデルとして知られている。マウスやラットを髄鞘構成糖たんぱく質(MOG)と免疫機能を高めるアジュバントを注射して免疫することにより、多発性硬化症に似た脳脊髄炎を発症する実験モデル。
注４）FTY720（Fingolimod）
生体内でリン酸化されてS1P (Sphingosine-1-phosphate) レセプターのアゴニストとして機能する。リンパ球におけるS1P レセプターと結合して本来のレセプターの機能を消失させる作用がある（functional antagonism）。リンパ球に作用してリンパ組織からの遊走を阻害し、炎症部位へのリンパ球浸潤を阻止するなどの作用から、新しい免疫抑制剤として注目されている。現在、多発性硬化症の治療や腎移植の拒絶反応防止用としてヒトでの臨床試験が行われている。
＜論文名＞
“Pivotal role of cerebral interleukin-17-producing-γδT cells in the delayed phase of ischemic brain injury.”
（脳虚血亜急性期におけるIL-17産生性γδT細胞の役割）
doi: 10.1038/nm.1999
＜参考文献＞
参考文献１：
“Cua DJ et al. Interleukin-23 rather than interleukin-12 is the critical cytokine for autoimmune inflammation of the brain.”
Nature. 421, 744-748 (2003)
参考文献２：
“Park H et al. A distinct lineage of CD4 T cells regulates tissue inflammation by producing interleukin 17.”
Nat Immunol. 6, 1133-1141 (2005)
参考文献３：
“Kebir H et al. Human TH17 lymphocytes promote blood-brain barrier disruption and central nervous system inflammation.”
Nat Med. 13 1173-1175 (2007)
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慶應義塾大学 医学部 微生物学免疫学教室
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