ホスホリパーゼC関連触媒不活性タンパク質が、リポ多糖による視床下部の炎症を媒介としたマウスの食欲不振を制御する

Phospholipase C-related catalytically inactive protein regulates lipopolysaccharide-induced hypothalamic inflammation-mediated anorexia in mice.

• Yosuke Yamawaki
• Satomi Shirawachi
• Akiko Mizokami
• Kanako Nozaki
• Hikaru Ito
• Satoshi Asano
• Kana Oue
• Hidenori Aizawa
• Shigeto Yamawaki
• Masato Hirata
• Takashi Kanematsu

抄録

リポポリサッカライド（LPS）の末梢投与は、NF-κBキナーゼ（IKK）／NF-κBシグナル伝達経路の活性化を介して、全身性の炎症を引き起こし、食欲不振などの脳機能障害を引き起こします。LPSによる摂食量の減少は、視床下部におけるNF-κBシグナルの活性化と転写因子STAT3（signal transducer and activator of transcription 3）のリン酸化に関連している。我々は最近、ホスホリパーゼC関連の触媒的不活性タンパク質（PRIP）が、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ/AKTシグナルの新たな負の制御因子であることを報告した。AKTはIKK/NF-κBシグナル経路を制御していることから、本研究では、LPSを介した神経炎症誘発性食欲不振におけるPRIP/AKTシグナルの役割を調べることを目的とした。PRIP遺伝子（Prip1およびPrip2）をノックアウトしたマウス（Prip-KO）にLPSを腹腔内投与したところ、野生型（WT）と比較して食欲不振の反応が増加した。LPSによる血漿中の炎症性サイトカインの上昇は、WTマウスとPrip-KOマウスでほとんど差がなかったが、視床下部の炎症性サイトカインは、WTマウスよりもPrip-KOマウスの方が有意に上昇していた。また、視床下部のAKTおよびIKKのリン酸化とIκBの分解は、WTマウスよりもPrip-KOマウスで有意に増加しており、AKTを介したNF-κBシグナルがさらに促進されていることがわかった。同様に、視床下部のSTAT3は、WTマウスよりもPrip-KOマウスでさらにリン酸化されていた。さらに、STAT3シグナルの負のフィードバック制御因子であるサイトカインシグナル抑制因子3（Socs3）と、LPSによる食欲減退反応の候補分子であるシクロオキソゲナーゼ2（Cox2）が、WTマウスよりもPrip-KOマウスの方が視床下部で上昇していた。Prip-KOマウスから分離した視床下部のミクログリアでは、炎症性サイトカインが増加していた。これらの結果から、PRIPは、LPSによる食欲不振の原因となる視床下部での炎症性サイトカインの発現を、AKT活性化されたNF-κBシグナルを介して負に制御していることが明らかになった。重要なことは、視床下部のミクログリアがこのPRIPを介したプロセスに参加していることである。PRIPを介した神経炎症反応を解明することは、多くの脳機能障害の病態生理に新たな知見を与える可能性がある。

Peripheral lipopolysaccharide (LPS) injection induces systemic inflammation through the activation of the inhibitor of nuclear factor kappa B (NF-κB) kinase (IKK)/NF-κB signaling pathway, which promotes brain dysfunction resulting in conditions including anorexia. LPS-mediated reduction of food intake is associated with activation of NF-κB signaling and phosphorylation of the transcription factor signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) in the hypothalamus. We recently reported phospholipase C-related catalytically inactive protein (PRIP) as a new negative regulator of phosphatidylinositol 3-kinase/AKT signaling. AKT regulates the IKK/NF-κB signaling pathway; therefore, this study aimed to investigate the role of PRIP/AKT signaling in LPS-mediated neuroinflammation-induced anorexia. PRIP gene (Prip1 and Prip2) knockout (Prip-KO) mice intraperitoneally (ip) administered with LPS exhibited increased anorexia responses compared with wild-type (WT) controls. Although few differences were observed between WT and Prip-KO mice in LPS-elicited plasma pro-inflammatory cytokine elevation, hypothalamic pro-inflammatory cytokines were significantly upregulated in Prip-KO rather than WT mice. Hypothalamic AKT and IKK phosphorylation and IκB degradation were significantly increased in Prip-KO rather than WT mice, indicating further promotion of AKT-mediated NF-κB signaling. Consistently, hypothalamic STAT3 was further phosphorylated in Prip-KO rather than WT mice. Furthermore, suppressor of cytokine signaling 3 (Socs3), a negative feedback regulator for STAT3 signaling, and cyclooxogenase-2 (Cox2), a candidate molecule in LPS-induced anorexigenic responses, were upregulated in the hypothalamus in Prip-KO rather than WT mice. Pro-inflammatory cytokines were upregulated in hypothalamic microglia isolated from Prip-KO rather than WT mice. Together, these findings indicate that PRIP negatively regulates LPS-induced anorexia caused by pro-inflammatory cytokine expression in the hypothalamus, which is mediated by AKT-activated NF-κB signaling. Importantly, hypothalamic microglia participate in this PRIP-mediated process. Elucidation of PRIP-mediated neuroinflammatory responses may provide novel insights into the pathophysiology of many brain dysfunctions.

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