老化はマクロファージにおけるSTINGを介したNLRP3活性化を促進し、肝虚血・再灌流障害を悪化させる

Aging aggravated liver ischemia and reperfusion injury by promoting STING-mediated NLRP3 activation in macrophages.

• Weizhe Zhong
• Zhuqing Rao
• Jianhua Rao
• Guoyong Han
• Ping Wang
• Tao Jiang
• Xiongxiong Pan
• Shun Zhou
• Haoming Zhou
• Xuehao Wang

抄録

虚血・再灌流後の高齢肝臓では肝障害の悪化が報告されているが、高齢マクロファージの自然免疫活性化の根底にあるメカニズムはよくわかっていない。ここでは、Stimulator of interferon genes (STING)シグナルがマクロファージの前炎症性活性化と肝臓IR傷害を制御しているかどうか、またどのように制御しているかを調べた。マウスを生体内で肝ＩＲを受けさせた。肝ＩＲ傷害を受けた肝臓から単離したマクロファージと、若齢および高齢のマウスから骨髄由来のマクロファージ（ＢＭＤＭ）をインビトロ研究に用いた。その結果、IR後の高齢マウスの肝臓とマクロファージの両方で、ヌクレオチド結合ドメインとロイシンリッチリピート含有タンパク質3（NLRP3）の活性化が亢進していることが明らかになった。マクロファージでNLRP3をノックダウンすると、若齢マウスと高齢マウスの肝内炎症と肝障害が抑制された。興味深いことに、STING/TANK-binding kinase 1 (TBK1)シグナル伝達経路の活性化が、IRおよびミトコンドリアDNA(mtDNA)刺激後の高齢マクロファージで観察された。また、STINGをノックダウンすることで、高齢マウスのBMDMにおいて、NLRP3シグナルの過剰活性化と炎症性サイトカイン/ケモカインの過剰分泌が抑制された。さらに重要なことに、マクロファージにおけるSTINGのノックダウンは、肝臓IR傷害と肝内炎症を悪化させる加齢の有害な役割を無視した。最後に、肝臓移植を受けた患者の末梢血を採取し、分析した。その結果、高齢者では移植後のTNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18のレベルが高く、高齢者の肝臓ではNLRP3の活性化が亢進していることが明らかになった。以上のことから、STING-NLRP3軸は高齢マクロファージの炎症反応に重要な役割を果たしており、高齢者のIR傷害を軽減するための新たな治療標的となることが明らかになった。

Although aggravated liver injury has been reported in aged livers post-ischemia and reperfusion (IR), the underlying mechanism of innate immune activation of aged macrophages is not well understood. Here, we investigated whether and how Stimulator of interferon genes (STING) signaling regulated macrophage proinflammatory activation and liver IR injury. Mice were subjected to hepatic IR in vivo. Macrophages isolated from IR-stressed livers and bone marrow-derived macrophages (BMDMs) from young and aged mice were used for in vitro studies. Enhanced nucleotide-binding domain and leucine-rich repeat containing protein 3 (NLRP3) activation was found in both livers and macrophages of aged mice post-IR. NLRP3 knockdown in macrophages inhibited intrahepatic inflammation and liver injury in both young and aged mice. Interestingly, enhanced activation of the STING/ TANK-binding kinase 1 (TBK1) signaling pathway was observed in aged macrophages post-IR and mitochondria DNA (mtDNA) stimulation. STING suppression blocked over-activation of NLRP3 signaling and excessive secretion of proinflammatory cytokines/chemokines in the mtDNA-stimulated BMDMs from aged mice. More importantly, STING knockdown in macrophages abrogated the detrimental role of aging in aggravating liver IR injury and intrahepatic inflammation. Finally, peripheral blood from the recipients undergoing liver transplantation was collected and analyzed. The results showed that the elderly recipients had much higher levels of TNF-α, IL-6, IL-1β, and IL-18 post-transplantation, indicating increased NLRP3 activation in lR-stressed livers of elderly recipients. In summary, our study demonstrated that the STING-NLRP3 axis was critical for the proinflammatory response of aged macrophages and would be a novel therapeutic target to reduce IR injury in elderly patients.

© 2020 The Authors. Aging Cell published by the Anatomical Society and John Wiley & Sons Ltd.