ヒトアポリポ蛋白質A-Iのメチオニン残基の酸化は、強力なプロ炎症性分子を生成する

Oxidation of methionine residues in human apolipoprotein A-I generates a potent pro-inflammatory molecule.

• Andrzej Witkowski
• Sonia Carta
• Rui Lu
• Shinji Yokoyama
• Anna Rubartelli
• Giorgio Cavigiolio

抄録

アポリポ蛋白A-I（アポA-I）のアミロイド沈着と炎症は、動脈硬化性動脈では一般的である。本研究では、アポA-Iのアミロイド性修飾として知られるアポA-Iメチオニン残基（Met(O)-ApoA-I）の酸化と免疫細胞の炎症反応との相互作用を調べた。可溶性プレフィブリル化Met(O)-ApoA-Iは、アポA-Iではなく、マウス骨髄由来マクロファージ(BMDM)とヒト初代単球において、プロインターロイキン(IL)-1βの細胞内蓄積とプロ炎症性サイトカインである腫瘍壊死因子α(TNFα)とIL-6の分泌を誘導した。さらに、ヒト単球では成熟したIL-1βの分泌も活性化された。Met(O)-ApoA-Iの炎症促進活性は、Toll様受容体4(TLR4)に依存し、CD36に依存せず、アポA-Iのメチオニン残基、特にMet-86とMet-148の酸化によってのみ決定された。対照的に、Met(O)-ApoA-Iから生成されたアミロイド線維または再構成高密度リポタンパク質(HDL)は、BMDMsにおいてサイトカイン産生を誘導しなかった。脂質を含まないMet(O)-Apo-Iは細胞から脂質を抽出し、HDLを生成する機能を維持していたが、動脈の局所炎症やアテローム性動脈硬化を悪化させる可能性のある強い炎症性を獲得した。我々の研究は、アポA-Iのメチオニン残基の酸化が、リポ多糖などの既知の病原体関連分子パターンによって誘導されるものと同様のレベルで、プロ炎症性サイトカイン分泌を刺激することができる強力な危険関連分子パターンを生成することを示している。

Amyloid deposits of apolipoprotein A-I (apoA-I) and inflammation are common in atherosclerotic arteries. In this study, we investigated the interplay between oxidation of apoA-I methionine residues (Met(O)-ApoA-I), a known amyloidogenic modification of apoA-I, and the inflammatory response of immune cells. Soluble pre-fibrillar Met(O)-ApoA-I, but not apoA-I, induced intracellular accumulation of pro-interleukin (IL)-1β and secretion of the pro-inflammatory cytokines tumor necrosis factor α (TNFα) and IL-6 in mouse bone marrow-derived macrophages (BMDMs) and human primary monocytes. Additionally, secretion of mature IL-1β was also activated in human monocytes. The pro-inflammatory activity of Met(O)-ApoA-I was Toll-like receptor 4 (TLR4)-dependent and CD36-independent and was solely determined by oxidation of apoA-I methionine residues, in particular Met-86 and Met-148. In contrast, amyloid fibrils or reconstituted high-density lipoproteins (HDLs) generated from Met(O)-ApoA-I did not induce cytokine production in BMDMs. Although lipid-free Met(O)-ApoA-I remained functional in extracting lipids from cells and generating HDL, it gained strong pro-inflammatory properties that may aggravate local inflammation in the arteries and atherosclerosis. Our study indicates that oxidation of apoA-I methionine residues produces a potent danger-associated molecular pattern capable of stimulating pro-inflammatory cytokine secretion at levels similar to those induced by known pathogen-associated molecular patterns, such as lipopolysaccharide.

© 2019 Witkowski et al.