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Covid

細胞内の次亜塩素酸の増加を介した塩化物イオンによる非ミエロイド細胞の抗ウイルス自然免疫応答の増強

食細胞は酵素ミエロペルオキシダーゼを使用して、ファゴリソソーム内の塩化物イオン(Cl-)と 過酸化水素から次亜塩素酸(HOCl)を産生します。漂白剤の有効成分であるHOClには、抗菌・抗ウイルスの特性があります。ミエロペルオキシダーゼはHOCl産生に必要であるため、非骨髄性細胞はHOClを産生できないと考えられています。本稿では、塩化ナトリウム(NaCl)濃度が増加した際に、上皮細胞、線維芽細胞、および肝細胞が抗ウイルス活性を強化したことを示します。エンベロープ・非エンベロープのDNA(単純ヘルペスウイルス1、マウスガンマヘルペスウイルス68)およびRNA(呼吸器合胞体ウイルス、インフルエンザAウイルス、ヒトコロナウイルス229E、コクサッキーウイルスB3)ウイルスの複製は、用量依存的に抑制されます。ナトリウムチャネル阻害剤による治療はNaClが媒介するウイルス阻害を防止しなかった一方で、塩化物チャネル阻害剤はNaClによる阻害を行わせず、抗ウイルス活性には細胞内塩化物が必要であることを示唆しました。ミエロペルオキシダーゼ阻害剤である4-アミノ安息香酸ヒドラジドの存在下でも阻害は起きず、上皮細胞はCl-をHOClに変換するペルオキシダーゼを持っていることを示唆しています。細胞内HOCl産生の有意な増加が感染の初期に見られます。これらのデータは、HOClを産生するCl-の有無に依存する生得の抗ウイルス機序を非骨髄細胞が持つことを示唆しています。広範囲のウイルス感染に対する抗ウイルス活性は、NaClが存在することで増強できます。

はじめに

ヒトで最も豊富な陰イオンである塩化物は、食細胞と好中球によって媒介される自然免疫応答の重要な前提条件です。休息中の好中球の細胞内Cl-濃度は、受動的移動による状態よりも4〜5倍高くなっています。疎水性脂質膜を通過する塩化物の輸送には、塩化物チャネル、陰イオン-塩化物交換体、陽イオン-塩化物共輸送体などのタンパク質担体が必要です。ファゴソーム内で、ミエロペルオキシダーゼ(MPO)はCl-および過酸化水素(H2O2)から次亜塩素酸(HOCl)への変換を仲介します。H2O2とHOClの両方に抗菌活性がありますが、HOClのほうが遥かに強力です。活性化された好中球は、1秒あたり1.6×106分子のHOClを生成すると推定されています。ファゴソーム内で、消費された酸素の推定28〜72%がHOClに変換されます。したがって、HOClの生成には塩化物が常に存在し続けることが必要です。

嚢胞性線維症では、嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンスレギュレーター(CFTR)(cAMP / PKA活性化Cl-チャネル)の変異により、塩素化が減少し、細菌が殺されます。嚢胞性線維症のない人の細胞と比較して、嚢胞性線維症のある人の鼻上皮細胞では、塩素イオンの取り込みが低くなっています6

1960年代、Speir R.W. が塩化物・ハロゲン化物塩の抗ウイルス活性の可能性を報告しました。メンゴウイルス(カルジオウイルス、ピコルナウイルス科)を150 mMのNaCl(37°Cで2時間)に曝露すると、LD507が4log10減少しました。LD50の大幅な低下は、他の塩化物塩[KCl(150 mMol); MgCl2 / CaCl2(75 mMol)]およびハロゲン化物塩(150 mM mol NaBr / NaI)でも見られました。ここでは、非骨髄性細胞で培養されたDNAおよびRNAウイルス、エンベロープウイルスおよび非エンベロープウイルスの両方が、NaClの存在下で阻害されることを報告します。我々のデータは、ウイルス阻害が細胞内プロセスであり、ウイルス粒子またはウイルス吸着に対するNaClの直接的な影響ではないことを示唆しています。塩素イオン(ナトリウムイオンではない)が細胞に入るのを阻害されるときにウイルスの抑制が逆転します。ウイルス阻害は、細胞内の次亜塩素酸(HOCl)の産生の増加に関連しています。これは、既知のミエロペルオキシダーゼ阻害剤の存在下でのウイルス阻害の逆転によって裏付けられています。したがって、HOCl生成は、DNA、RNA、エンベロープウイルスおよび非エンベロープウイルスに対して機能する生得的な抗ウイルスメカニズムです。

結果

NaClがウイルスに対する阻害効果を持っているかどうかをテストするために、まず単純ヘルペスウイルス1(HSV-1)を使用して阻害実験を行いました。強化された緑色蛍光タンパク質(eGFP)を発現するHSV-1レポーターウイルスを、NaClの濃度を増加させながらHeLa細胞(子宮頸部上皮細胞)でテストし、48時間にわたって定期的に蛍光強度を測定しました。HSV-1複製の用量依存的減少は、100 mMまでのNaCl濃度で観察されました(図1a)。表示されているNaCl濃度は、培地にすでに存在するNaCl(110 mM)に追加される濃度であり、最終濃度ではありません。試験したすべての濃度で細胞生存率は70%以上であり、観察された阻害効果は細胞毒性によって引き起こされたものではないことを示唆しています(図1b)。NaClの存在下または代謝物によってGFP蛍光が阻害される可能性に対処するために、HSV-1ウイルス産生もプラーク形成アッセイで測定しました。プラーク形成単位の明確な用量依存的減少が検出されました(図2a、b)。これにより、GFP蛍光アッセイで見られるウイルス阻害が事実であると言えます。

図1 

塩化ナトリウムによるHSV-1の用量依存的阻害:(a)NaCl存在下でのHSV-1の時間経過分析:HeLa細胞に1時間HSV-1-GFP(MOI 0.5)を感染させ、3回注射により培地中の高濃度のNaClに置き換えました。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。経時的なGFP蛍光の関数として、ウイルス複製を記録しました。(b)HeLa細胞の生存率は、NaClの存在下では有意に損なわれません。HeLa細胞は、NaCl濃度を増加させて3回処理しました。処理後24時間および48時間の細胞生存率は、細胞が基質を代謝して蛍光最終産物を生成する能力により、CellTiter-Blue(Promega)を用いて決定されました。細胞の生存率は、未処理の細胞(0mM NaCl)に対して正規化されました。70%未満の生存率は細胞毒性の証拠です。エラーバーは、3回実行された3つの独立した実験の平均の標準誤差を示します。

 

他のウイルス(DNA、RNA、エンベロープおよび非エンベロープ)も同様に阻害されるかどうかをテストするために、3T3線維芽細胞、呼吸器でeGFP標識マウスガンマヘルペスウイルス68(MHV68;エンベロープ、DNAガンマヘルペスウイルス)、HeLa細胞のシンシチウムウイルス(RSV;エンベロープRNAニューモウイルス)、HuH-7.5肝癌細胞のコクサッキーウイルスB3(CV-B3;非エンベロープピコルナウイルス)、HuH-のヒトコロナウイルス229E(HCoV-229E –エンベロープRNAコロナウイルス) A549呼吸上皮細胞における7つの肝細胞癌細胞と非標識インフルエンザAウイルス(IAV;エンベロープRNAオーソミクソウイルス; Udorn株)でウイルス阻害実験を実施しました。テストされたすべてのウイルスのNaCl濃度の増加に伴い、ウイルス複製の減少が見られます(図3a〜f)。A549、3T3、HuH-7.5およびHuH-7細胞の生存率を図4に示します。HSV-1(図3a、80%減少、p < 0.00001)およびRSV(図3b、86%減少、p = 0.00001)の

図2

プラーク形成アッセイによるHSV-1の阻害の確認:(a)HSV-1ビリオン放出はNaClにより阻害されます:HeLa細胞にHSV-1(MOI 0.5)を1時間感染させてから接種物を除去し、高濃度のNaClで置き換えました。上清を48時間後に採取し、NaClの非存在下で、ベロ細胞単層のプラークアッセイにより、ウイルス力価を、プラーク形成単位(PFU)/ mlとして定量しました。エラーバーは、重複して実行された3つの実験の平均の標準誤差を表します。*0mM NaClと比較した場合p < 0.05(b)プラーク形成アッセイによるHSV-1のNaCl阻害の代表的な画像。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。

 

ウイルス複製は、 DMEMのNaCl濃度(110 mM)より高いNaCl 100mM 以上で有意な用量依存的減少が見られました。このNaCl濃度は、HeLa細胞に対して細胞毒性はありません(図1b)。さらに、DMEMのNaCl濃度以上にわずか10 mMのNaClの存在下で、HSV-1とRSVの両方の複製が大幅に減少しました。 NaClによる阻害のパターンは、ウイルスや細胞型に依存しているようです。MHV68の複製(3T3細胞)は、100 mMのNaClで、3T3細胞に対して細胞毒性を示さないDMEM濃度(図3c、p = 0.00006)以上でのみ有意に阻害されました(図4b)。HCoV-229EとCV-B3は両方とも、DMEMの濃度以上で30〜50 mM NaClから有意に阻害されました(p < 0.01;図3dおよびe)。しかし、HuH7(HCoV-229E)およびHuH7.5(CV-B3)細胞(それぞれ5%および37%;図4cおよびd)の両方で細胞生存率が100mM NaClで非常に低いため、これらのウイルスの阻害NaClによる場合は、最大50mMまでのNaClのみを考慮されれば良いと考えられます。最後に、A549細胞のインフルエンザAウイルスでも、ウイルス複製の用量依存性の減少が見られました(図3f)。実験は1回しか行われなかったため、インフルエンザAウイルスのP値は計算されませんでした。

図3

DNAおよびRNAウイルスは塩化ナトリウムによる阻害:(a)HSV-1、(b)RSV、(c)MHV68、(d)HCoV-229E、(e)CV-B3および( f)NaClによるIAV細胞を1時間ウイルスに感染させた後、ウイルスを高濃度NaClの培地で置換しました。複数回の複製でeGFP蛍光強度を測定し、時間経過分析で成長曲線の勾配を決定することにより、ウイルス複製を定量化しました。IAVはウイルス核タンパク質(NP)のqRT-PCRによって定量されました。実験の重複を示すIAVを除き、すべてのエラーバーは、3回行われた内、少なくとも2つの独立した実験の平均の標準誤差を表します。0mM NaCl と比較した場合、*p < 0.05; **p < 0.01 , ***p < 0.001。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。

図4

NaClの存在下での非骨髄細胞の生存力 : A549 (a), 3T3 (b), HuH-7.5 (c), and HuH-7 (d)細胞の生存力はNaClの存在下においても顕著な低下は見られませんでした。 細胞は、高濃度のNaClで処理しました(3回)。処理後48時間の細胞生存率は、細胞が基質を代謝して蛍光最終産物を生成する能力により、CellTiter-Blue(Promega)で決定されました。細胞の生存率は、未処理の細胞(0mM NaCl)に対して正規化されました。70%未満の生存率は細胞毒性の証拠です。A549および3T3細胞は100 mM NaClまで生存可能でしたが、HuH-7.5およびHuH-7細胞は50 mM NaClまでしか生存できませんでした。エラーバーは、3回実行された3つの独立した実験の平均の標準誤差を表します。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。

 

その後、eGFP HSV-1を使用して阻害メカニズムを特定しました。ウイルス阻害がウイルスに対するNaClの直接的な影響であるかどうかを判断するために、eGFP HSV-1を培地(NaCl無添加)または高濃度のNaCl(10〜100 mM)とともにウイルスを吸着する0、1、2時間前にインキュベートしました。NaClへの前曝露は、NaClの濃度にかかわらずウイルスの複製に影響しませんでした(図5a)。2時間の前曝露によって複製の増加が示唆されましたが、これは最小限のものでした。他の濃度と比較して、おそらくNaClの受動的な移動のために、100 mM NaClではウイルス複製がわずかに(10〜25%)減少しました。

 

図5

塩化ナトリウムによるエントリー後の段階でのHeLa細胞のHSV-1感染の阻害 :(a)eGFP HSV-1は、HeLa細胞への吸着前に、0、1、または2時間、高濃度のNaClでプレインキュベートしました(MOI 0.5)。吸着後、接種物は培地に置き換えました。ウイルスの複製は、経時的な蛍光の関数として記録しました。エラーバーは、3つの生物学的複製の平均の標準誤差を表します。対応する濃度のNaClでの0時間と比較して*p < 0.05(b)HeLa細胞にeGFP HSV-1(MOI 0.5)を感染させ、感染のさまざまな段階で濃度を上げてNaClを処理しました。:吸着(吸着中1時間のみ)、感染後(接種物の除去後にNaClを添加)、または吸着・感染後(吸着中および接種物の除去後の両方にNaClが存在)エラーバーは、3回実行された3つの独立した実験の平均の標準誤差を表します。*** 0mM NaClと比較した場合、p < 0.001。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。

 

次に、ウイルスの吸着がウイルス吸着の段階で起こったのか、吸着後に細胞内で起こったのかを判断しました。細胞は、ウイルス吸着のみ、ウイルス吸着後(すなわち、ウイルス複製のみ)、またはウイルス吸着と複製の両方の間に、培地のみまたはNaClの濃度を増加させました。これらの各条件について、複製勾配を標準化して、培地のみに曝露した細胞をコントロールとしました。eGFP-HSV-1による吸着中にのみ細胞がNaClに曝露された場合、NaCl濃度の増加によるウイルス複製の減少はありませんでした(図5b)。ただし、ウイルス複製のみ(図5b、p = 0.02)または吸着と複製(図5b、p = 0.0006)の両方で20 mMのNaClしか存在しない場合、ウイルス複製の有意な阻害が見られました。これらのデータは、NaClの存在下でのウイルス阻害が細胞内メカニズムであることを示唆しています。

さらに、2つのイオン(Na +またはCl-)のどちらが、NaClを介したHSV-1複製の阻害に関与しているかを調べました。このため、HeLa細胞に、培地のみのeGFP-HSV-1または50 mM NaClを高濃度のイオンチャネル遮断薬存在下で感染させました。重要なイオンの輸送をブロックすると、NaClによるウイルスの阻害がブロックされることが予想されます。電位依存性ナトリウムチャネル阻害剤のラルフィンアミドも、上皮ナトリウムチャネルの阻害剤であるベンジルアミロライドも、50 mM NaClによるHSV-1の阻害を逆転させませんでした(図6aおよびc)。次に、5-ニトロ-2-(3-フェニルプロピル-アミノ)安息香酸(NPPB)の濃度を上げてクロライドチャネルをブロックしました。NPPBでクロライドチャネルをブロックすると、50 mM NaClによるウイルス阻害が大幅に逆転し、40μMNPPBは培地のみで見られるレベルを超えて複製をさらに促進(60%の増加; p = 0.003)しました(図6e)。NaClとすべての阻害剤の組み合わせはHeLa細胞に対して細胞毒性を示さなかったため(生存率 > 70%、図6b、d、f)、これらのデータはCl-イオンの流入がNaClによるウイルス複製の阻害に不可欠であることを示唆しています。


 

図6

Na+輸送ではなくCl-の輸送の阻害により、NaClの存在下でHSV-1の複製が回復します。高濃度ラルフィンアミド(a、b)ベンジルアミロライド(c、d)上皮ナトリウムチャネル遮断薬、または(e、f)5-ニトロ-2-(3-フェニルプロピルアミノ)安息香酸(NPPB)塩化物チャネル遮断薬でHeLa細胞は24時間処理され、HSV-1-GFPに0.5のMOIで感染させました。1時間後、接種物を除去し、濃度を増加させた阻害剤と0 mM(青)または50 mM NaCl(灰色)のいずれかに置き換えました。ウイルスの複製は、GFP蛍光の関数として経時的に記録され、各チャネルブロッカー濃度の無塩コントロールに正規化されました。エラーバーは、複数の反復の平均の標準誤差を表します。(b、d、f)HeLa細胞を、濃度を増加させたラルフィンアミド(b)、ベンジルアミロライド(d)または0 mMまたは50 mM NaClを含むNPPB(f)で処理しました。24時間および48時間後、細胞生存率を決定し、未処理細胞(0 mM NaCl、0 mM阻害剤)に対して標準化しました。エラーバーは、3回実行された3つの実験の平均の標準誤差を表します。** 0μMNPPBと比較した場合、p < 0.01。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。

 

塩化物イオン輸送の重要性を考えると、食細胞で見られるように、NaClによるHSV-1の阻害は細胞内HOClの生成によるものである可能性がありました。よって、NaClの濃度を上げると、ウイルス感染中にHOClの産生が増加するかどうかを調査しました。この実験では、非蛍光HSV-1を使用しました。HOClは、吸着6時間後にセレン(HCSe)8とローダミンフルオロフォアR19-S9を使用したBODIPYベースの蛍光プローブ次亜塩素酸塩センサーで検出されました。両方の色素でHOClの増加が見られましたが(HCSeの相対蛍光単位〜2800対100 mM NaClでのR19-Sの〜1400)、NaCl濃度の増加に応じたHOCl産生の有意な増加がHCSeで明らかに見られました(p = 100 mM NaClで0.001)が、R19-Sの場合はそれ以下の有意性でした(p = 0.04、100 mM NaCl;図7)。NaCl濃度の増加に伴うHCSeシグナルの増加も、吸着後2時間という早い時期に見られました(データは示していません)。

好中球は酵素ミエロペルオキシダーゼ(MPO)を使用してファゴソーム内でCl-をHOClに変換し、細胞内HOCl産生がショウジョウバエの腸上皮で起こることがわかっているため、HeLa細胞でMPOを阻害する効果を調査しました。HeLa細胞にeGFP-HSV-1を感染させ、HOCl産生も阻害する既知のミエロペルオキシダーゼ阻害剤である4-アミノ安息香酸ヒドラジド(4ABAH)の濃度を増やして、培地のみまたは50 mM NaClで培養しました。eGFP-HSV-1は、50 mM NaClの存在下および4ABAHの非存在下で阻害されます。4ABAHの濃度が増加すると、ウイルス抑制が大幅に逆転し、Cl-からHOClへの変換が妨げられます(p = 0.005、図8a)。NaClと4ABAHの組み合わせは、HeLa細胞に対して細胞傷害性ではありませんでした(生存率 > 70%)(図8b)。この表現型は、塩化物チャネル阻害剤であるNPPBの存在下で見られるものと類似しています。MPOはファゴリソソーム内でCl-をHOClに変換するために使用されるため、これらの結果は共に、抗ウイルス効果に対する塩化物イオンの重要性を示し、非骨髄細胞は利用可能なCl-を使用してHOClを生成するという仮説を支持します。

図7

HSV-1は、NaClの存在下で細胞内次亜塩素酸の産生の増加により阻害されます。6時間後、細胞を洗浄し、10μMHCSe8(HOClによって迅速かつ特異的に酸化されて蛍光シグナルを発するBODIPYベースの緑色蛍光プローブ)またはR-19S(ローダミンフルオロフォア)で30分間染色しました。細胞をPBSで2回洗浄した後、蛍光を測定しました。蛍光値は、対応するNaCl濃度で処理された非感染細胞に対して正規化されました。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。エラーバーは、3つの生物学的複製の平均の標準誤差を表します。* p < 0.05および** p < 0.01(0 mM NaClと比較した時)。

 

考察

これらのデータは、非骨髄細胞がウイルス感染に抵抗できる自然免疫機構を持っていることを示唆しています。この機序は、ペルオキシダーゼによって媒介される利用可能な塩化物イオンのHOClへの変換に依存しています。HOClは漂白剤の有効成分であり、DNA、RNA、エンベロープウイルスおよび非エンベロープウイルスに対する幅広い抗ウイルス作用があるため、抗ウイルスメカニズムはさまざまなタイプのウイルスに対して機能するはずです。このことはin-vitroのデータによって裏付けられます。ただし、HOClが細胞内のウイルスを阻害する正確なメカニズムを調査する必要があります。

 

図8

ミエロペルオキシダーゼの阻害は、NaClの存在下でHSV-1複製を復元します。(a)HOClの生成には、機能的なペルオキシダーゼ酵素が必要です。HeLa細胞を、MOI 0.5でHSV-1-GFPに感染する前に、ミエロペルオキシダーゼ(MPO)阻害剤4-アミノ安息香酸ヒドラジド(4ABAH)の濃度を増加させて24時間処理しました。1時間のインキュベーション後、接種物を除去し、濃度を増加させた阻害剤と0または50 mM NaClのいずれかに置き換えました。エラーバーは、3回実行された3つの実験の平均の標準誤差を表します。(b)細胞生存率に対するMPO阻害剤の効果は、HeLa細胞を0 mMまたは50 mM NaClのいずれの濃度の4-アミノ安息香酸ヒドラジドで処理するかにより異なりました。24時間および48時間後、生存率を測定し、未処理細胞(0 mM NaCl)に対して標準化しました。エラーバーは、3回実行された3つの実験の平均の標準誤差を表します。** 0μM4ABAHと比較した場合、p < 0.01。NaCl(mM)値は、DMEM(110 mM)で見られる値以上です。

 

好中球やマクロファージなどの貪食細胞でのHOCl産生にはMPOが必要です。MPOは、マイクロアレイに基づく転写研究からこれらの細胞で高レベルに発現することが知られています(http://biogps.org/)。しかし、より最近のRNAseq(GTExデータベース)(https://www.gtexportal.org/home/)およびSAGE(遺伝子発現の連続分析)(https://cgap.nci.nih.gov/)の研究では、 MPOは、肺や皮膚組織の細胞を含む、はるかに広範囲の細胞(http://www.proteinatlas.org/ENSG00000005381-MPO/tissue)でも低レベルで発現していることがわかっています。したがって、上皮細胞でのMPOの低レベルの発現がこの研究で観察された結果の説明になり得ます。

また別の説明として、他の酵素がMPOの役割に似ている可能性があることもいえます。NADPHオキシダーゼ(Nox)およびデュアルオキシダーゼ(Duox)は、両方ともNoxおよびDuoxファミリーの酵素のメンバーです。ショウジョウバエの1つのNoxと1つのDuoxと比較して、5つのNoxと2つのDuox酵素がヒトで同定されています。Noxはスーパーオキシドアニオンの生成を助けます。Duoxには、NADPHオキシダーゼドメインと細胞外ペルオキシダーゼ相同性ドメイン、膜貫通ドメイン、およびカルシウム調節EFハンドドメインの両方があります。ペルオキシダーゼドメインの存在により、DuoxはショウジョウバエのCl-の存在下でH2O2をHOClに変換し、哺乳類の粘膜上皮のチオシアン酸アニオン(SCN-)の存在下でH2O2を次のチオシアン酸塩(OSCN-)に変換すると考えられています。ただし、これらの両方のモデルでは、Duoxは頂端膜にのみ存在すると考えられているため、インフルエンザウイルスA(H1N1およびH3N2)に感染した正常なヒト気管支上皮(NHBE)細胞の3D培養で示されるように、産生される活性酸素種(ROS)は細胞外(つまり、腸または気道の内層液)にあると考えられます。H1N1感染後にNHBE細胞でバリアの完全性が回復したこと、H3N2での感染はバリアの完全性の喪失と細胞死の促進に関連していたことを示しました。カタラーゼまたはGKT136901によるH2O2の抑制により、ウイルスRNAの発現とウイルス粒子の放出が増加しました。H1N1およびH3N2インフルエンザAウイルスの両方は、Duox 1およびデュアルオキシダーゼ成熟因子A1(Duox A1)をダウンレギュレーションしました。ただし、Duox 2およびデュアルオキシダーゼ成熟因子A 2(Duox A2)のmRNA発現は、H1N1感染後に大幅に増加し(このモデルでは病原性が低かった)、H3N2ではH2O2からHOClへの変換がH1N1感染の病原性を低下させる可能性が示唆されたため、それほど増加しませんでした。ライノウイルスの感染は、Duox 2発現の増加につながることも報告されています。

上記のエビデンスは、Duoxを介したHOCl活性の増加が細胞外のウイルスの抑制につながる可能性があることを示唆しています。私たちの実験では、HCSe / R19-S色素との30分間のインキュベーション後に蛍光の増加が見られました。蛍光が測定される前に余分な色素が洗い流されたため、細胞内での実験でHOClが検出された可能性があります。ショウジョウバエでは、腸上皮細胞での細胞内HOCl産生が細菌溶解物の摂取に応答して報告されています。著者らはまた、Duoxノックダウン変異体は細胞内HOClを産生できないと報告しています。Strengertらは、Duox 1/2 / A1 / A2は正常なヒト気管支上皮細胞の核膜にすべて発現し、細胞内HOCl産生が上皮細胞内で可能であることを示唆している。Duox 2のペルオキシダーゼ成分は、アジ化ナトリウムの存在下で阻害されるヘムペルオキシダーゼであることが報告されています14。既知のミエロペルオキシダーゼ阻害剤である4ABAHを使用しました。ミエロペルオキシドもヘムペルオキシダーゼです。4ABAHがDuox 2で見られるヘムペルオキシダーゼも阻害するかどうかはまだ検証されていません。細胞がHOClを生成できる他のメカニズムもあります。たとえば、ウニは、MPO18に依存しない銅イオンの存在下で、H2O2とNaClからHOClを生成できます。

ウイルスとその宿主細胞は数百万年にわたって共進化したと考えられています。最近、214の脊椎動物関連RNAウイルスが、魚、両生類、爬虫類で確認されています。共進化が真である場合、細胞が初期段階(すなわち、海洋環境で生命が始まったとき)にウイルス感染と戦うために進化し、潜在的に最も一般的に利用可能な資源である塩素を使用した可能性があります。白脚エビ(Litopenaeus vannamei)は、広範囲の塩分に順応して生存できる広塩性エビであり、ホワイトスポット症候群ウイルスに感染することが知られています。ホワイトスポットシンドロームウイルスの発生は、雨季のエビ養殖場では一般的であり、塩分と温度の低下と関連している可能性があります。水の塩分濃度が低い場合、エビはホワイトスポットシンドロームウイルスの影響を受けやすいことが最近報告されており、塩化物イオンは海洋生物にも抗ウイルス効果がある可能性があります。ウイルス、真核生物の共進化、および抗ウイルス機序間のこの潜在的な関係は興味深いものであり、さらなる研究が必要です。

最近の論文はさらに、HOClが上皮の防御に重要な役割を果たすという我々の仮説を支持するかもしれません。ミエロペルオキシダーゼ遺伝子G463Aのプロモーター領域にGG多型を持つ女性は、ヘテロ接合遺伝子型GA24を持つ女性よりも多くのミエロペルオキシダーゼを産生し、子宮頸癌を発症する可能性が低いと報告されています。リスクの高いヒト乳頭腫ウイルス(HPV)は子宮頸癌を引き起こすため、(食細胞/上皮細胞による)HOClを産生できないことにより、GAハプロタイプを持つ個人のHPV感染を効果的に除去できる可能性があります。

Jantschらは高濃度のNaClの存在下でマクロファージの活性化がマクロファージ内の一酸化窒素産生の増加につながり、細菌および寄生性の皮膚感染を排除するのに役立つと報告しています。高塩分の食事は、皮膚へのNa +の蓄積を増加させ、それによりマクロファージの活性化を促進し、細菌感染を解消するのに寄与します。

この研究と並行して、我々は上気道感染症に対する高張食塩水鼻洗浄とうがいの臨床試験を実施し、ウイルス除去の減少とともに介入アームとコントロールアームの病気の持続期間の有意な減少を示しました(原稿は提出済み)。したがって、両方のデータは、非骨髄性細胞が塩化物イオンの供給源を利用してウイルス感染と戦うのに役立つHOClを生成するという我々の見解を支持しています。我々の発見は、この宿主免疫防御機構を利用することに基づいた治療の新しい道への分野を開きます。NaClを局所的に供給することは、ヘルペス、性器ヘルペス、ウイルス性胃腸炎などの他の一般的な病気の治療にも役立ちます。上気道感染症は、下気道感染症になる前に治癒するか、喘息、慢性閉塞性肺疾患、嚢胞性線維症などの悪化を引き起こす可能性があります。さらにおもしろいのは、このシンプルな方法を予防の手段として用いることができる点です。

著者

Sandeep Ramalingam, Baiyi Cai, Junsheng Wong, Matthew Twomey, Rui Chen, Rebecca M. Fu, Toby Boote, Hugh McCaughan, Samantha J. Griffiths & Jürgen G. Haas

Scientific Reports volume 8, Article number: 13630 (2018)

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