#4: IL-4がかゆみに関与?! (2)

前回に引き続き、以下の論文の紹介をしていきます。

参考文献：

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov

知覚ニューロンはTh2サイトカインに直接活性化される

タイプ2サイトカインはアトピー性皮膚炎（AD）における皮膚炎症の確立された中継物質であるものの、これらのサイトカインが慢性かゆみをどのように促進するかは明確ではなかった。

• ヒト・マウスともに脊髄神経節（DRG）・三叉神経節（TG）においてIL-4, IL-13、IL-31に対する受容体は発現が認められたが、IL-5に対する受容体は発現が認められなかった。（RT-PCR/qPCR, Fig. 1A-C）
• マウスIL-4, 13, 31の刺激においてKCl反応性ニューロンのうち4%程度で活性化がみられる。（カルシウムイメージング、Fig. 1D-G）ヒトDRGニューロンでもIL-4に対する反応がみられる。（カルシウムイメージング、Fig. 1H）

Th2サイトカインはかゆみを感知する神経を刺激する

タイプ2サイトカイン受容体を発現するニューロンを詳細に特徴づけるために、以前に公表された2つの神経伝達プロファイルのデータセット（Chiu et al., 2014; Usoskin et al., 2015）を再分析した。

• IL-4受容体発現は、動きを制御するニューロンよりかゆみ・痛覚を受容するニューロンで発現がみられた。（Chiu et al. 再解析、Fig. S2A）
• IL-4受容体発現は、かゆみを司る小径のNP1-3ニューロンサブセットで発現が比較的高かった。（Usoskin et al. 再解析、Fig. 2A-B）

タイプ2サイトカインがかゆみ感覚ニューロンを直接活性化することを発見したことを考慮して、皮内にIL-4およびIL-13を投与することで急性かゆみが誘発されると仮定しました。

• 驚くべきことに、IL-31とは対照的に、IL-4またはIL-13の高用量は急性かゆみを引き起こさなかった（Fig. 2G）。→Th2サイトカイン自体はかゆみを惹起しない！

いくつかの研究では、タイプ2炎症に関連するサイトカインが、複数の免疫細胞集団の転写活性および後続の刺激に対する応答を変調することが示されている（Halim et al., 2016; Martinez-Gonzalez et al., 2016）。したがって、我々は感覚ニューロンも同様にタイプ2サイトカインに反応し、他のかゆみ誘発物質への感受性を変化させると仮説を立てました。

• IL-4がニューロンのヒスタミン反応（Fig. 2H）および他のかゆみ誘発物質に対する感受性を高めることを観察した（Fig. S2E-G）。
• これらの結果を支持し、IL-4と低用量のヒスタミンをマウスに共投与すると、ヒスタミン単独よりも有意に多くのかきむしりが引き起こされた（図2I）。
• すなわち、Th2サイトカイン自体が強力な急性かゆみ誘発物質ではないものの、これらが感覚ニューロンを多くの異なるかゆみ誘発物質に対して感受性を高める働きをする！
• Th2サイトカインシグナルが病的な慢性かゆみを促進し、これらのシグナルを中断することがかゆみへの効果的な戦略を示唆している。

神経のTh2シグナリングは慢性かゆみの発生に必要である

AD様モデルマウスを用いた行動生理学的な検討

• IL-4受容体を神経特異的に欠損させるとIL-4/13応答性のニューロンの割合が減り、MC903誘導性ADモデルのかゆみ・耳の肥厚を減弱させる（Fig. 3）

神経のJAK1シグナル阻害は慢性かゆみを減弱させる

AD様モデルマウスを用いた行動生理学的な検討

• JAK1を神経特異的に欠損させるとIL-4応答性のニューロンの割合が検出されず、MC903誘導性ADモデルのかゆみ・耳の肥厚を減弱させる（Fig. 4A-F）
• JAK1阻害剤ruxolitinibを腹腔内投与（i.p.）したマウスではIL-4応答性のニューロンの割合が検出されず、MC903誘導性ADモデルのかゆみ・耳の肥厚を減弱させる（Fig. 4G-L）

慢性特発性搔痒（CIP）は明確な炎症のない状態で重度のかゆみを示す

CIPとは・・・

• 原因不明のかゆみ障害であり、ADとは異なり、明白な皮膚炎症が見られない。
• 加齢と強く関連しており、全身性の免疫老化の現れと考えられている（Patel and Yosipovitch, 2010; Reich et al., 2011）。そのため、CIP患者はタイプ1免疫の喪失による軽度なTh2免疫プロファイルを示すと提案されています（Berger and Steinhoff, 2011）。
• これを支持するように、最近の研究でCIP患者のサブセットが低度の末梢嗜酸球増加と免疫グロブリンE（IgE）上昇と関連する全身性のタイプ2炎症の特徴を示すことが明らかにされた（Xu et al., 2016）。
• ADでは皮膚炎症を除去することでかゆみの症状が軽減されますが、CIP患者は強力な免疫抑制にもかかわらず、しばしば重度のかゆみに苦しんでいる。

CIP患者におけるTh2反応のプロファイリング

• ADのような特徴的な炎症性皮膚疾患（Fig. 5A）とは異なり、CIPは全体的に正常な皮膚所見を呈する（Fig. 5B）。
• ADは組織学的には、角化過剰、アカントーシス、混合性の真皮炎症浸潤など、皮膚炎症の特徴が見られる（Fig. 5C）。対照的に、CIPの組織学的所見は最もかゆみを伴う皮膚部位の生検においても最小限の炎症しか示さない（図5D）。
• 患者生検の組織学的評価によれば、CIP患者はAD患者と比較して著しく低いレベルの皮膚炎症を示している（Fig. 5E）。
• 驚くべきことに、より軽度な皮膚炎症であるにもかかわらず、CIP患者はAD患者よりもかゆみをより多く報告している（NRS itch score, Fig. 5F）。→慢性かゆみは強い皮膚炎症がある状態だけでなく、著しい炎症過程がない状態でも現れる可能性がある。
• 正常皮膚とAD皮膚の発現変動遺伝子100個によるサンプルのクラスタリングは、CIPの皮膚が正常皮膚よりもAD皮膚に近いことを示した（図5G）。→CIPが分子的にはADと共通する特徴を持ち、炎症の著しい違いにもかかわらず正常皮膚と区別される慢性かゆみ障害であることを示している。

JAK阻害剤がCIP患者における搔痒に奏効する

JAK阻害剤はADに奏効することは知られているが、CIP患者に対してはどうか？

　→ 深刻なCIPを有する5人の患者に対してJAK阻害薬tofacitinibの盲検治療を実施（これらの患者はすべて、強力な免疫抑制薬を含む他の盲検治療に失敗）

• しかし、経口tofacitinib治療から1か月後、5人全員がかゆみに著しい改善を示しました（Figure 6A）。
• 驚くべきことに、かゆみを時間とともに注意深く追跡した患者は、JAK阻害によるかゆみの軽減が他の免疫抑制療法とは対照的に迅速に始まったと報告している（Figure 6B）。→これらの結果は、JAK阻害が従来の抗炎症薬に抵抗性のある慢性かゆみ障害患者に対する新しい治療戦略を示唆しています。

まとめ

• 慢性かゆみは、哺乳動物が有害な刺激を排除するために通常使用する感覚反応が、制御を失い病的となる一例である。かゆみは複数の異なる病態の複合的な症状であり、CIPのようにはっきりと定義された障害がない場合でも慢性かゆみが発生することがある。かゆみはしばしば患者ケアで見過ごされる症状ですが、臨床研究では、慢性かゆみが生活の質に深刻な影響を与えることが確立されている。現在、慢性かゆみに対して特異な治療法は存在していない。
• アトピー性皮膚炎（AD）では、Th2サイトカインであるIL-4およびIL-13が炎症反応を調整し、最終的には重篤な慢性かゆみの発症に至る病態の一環として機能している。しかし、Th2サイトカインなどの炎症メディエータがかゆみをどのように引き起こすかは依然として理解が不足している。この研究では、免疫シグナリング分子であるIL-4Raの活性化がマウスおよびヒトの感覚ニューロンを直接刺激することを初めて示し、このシグナリング経路（IL-4RaおよびJAK1）の感覚ニューロン内部での活性化が炎症性および非炎症性の慢性かゆみに必要であることを示した。また、CIP患者は免疫抑制療法に反応しない傾向がありますが、JAK阻害薬の治療でかゆみが改善することを発見した。
• この研究は、感覚神経系内での免疫シグナリング経路の新機能を特定し、慢性かゆみの治療の有望な標的を提供している。従来は抗炎症作用として考えられていたIL-4RaおよびJAK阻害薬による治療が、感覚ニューロンでのこれらのシグナルの中断によって少なくとも部分的にはかゆみの迅速な改善をもたらす可能性がある。この研究は、新たな神経免疫学的経路を特定することで、これらの感覚プロセスが病的になる状態、例えば慢性かゆみに対抗するための新しい治療法を明らかにした。

以上、どうだったでしょうか。

マウスにおける行動実験のみならず、ヒトの臨床病態まで切り込んでいること、

また分子的なエビデンスをしっかりと提示していることが印象的な論文でした。

何かご質問・コメント等あれば、お気軽にコメ欄 or X (@miro_bipolar)までどうぞ。

次回もお楽しみに！アトピー性皮膚炎研究者のミロでした。