敗血症高齢ラットにおけるヒトグレリンと成長ホルモンによるTGF-β産生の迷走神経依存的抑制を介した免疫抑制の補正

Correction of immunosuppression in aged septic rats by human ghrelin and growth hormone through the vagus nerve-dependent inhibition of TGF-β production.

• Mian Zhou
• Monowar Aziz
• Mahendar Ochani
• Ping Wang

抄録

背景:

ヒトグレリンと成長ホルモン（GH）の併用投与は敗血症高齢ラットの免疫抑制を逆転させるが、そのメカニズムは未だ解明されていない。ここでは、グレリンと成長ホルモン（GH）の併用投与により、迷走神経を介した免疫調節サイトカインであるトランスフォーミング成長因子β（TGF-β）の産生が抑制され、敗血症高齢ラットの免疫応答が回復するという仮説を立てた。

BACKGROUND: Co-administration of human ghrelin and growth hormone (GH) reverse immunosuppression in septic aged animals, but the mechanism remains elusive. Here, we hypothesize that ghrelin and GH co-treatment restores the immune response in aged septic rats by inhibiting the production of transforming growth factor-β (TGF-β), an immunoregulatory cytokine, through the vagus nerve.

方法:

迷走神経を切除した場合としなかった場合を問わず、糞便結紮穿刺（CLP）により敗血症化させた。CLP後5hにヒトグレリンとGHまたはビヒクル（PBS）を皮下投与した。CLPの20時間後に血清と脾臓を採取した。

METHODS: Male aged Fischer rats (22-23-month-old) were made septic by cecal ligation and puncture (CLP) with or without dissecting the vagus nerve (vagotomy). Human ghrelin and GH or vehicle (PBS) were administrated subcutaneously at 5 h post CLP. After 20 h of CLP, serum and spleens were harvested.

結果:

敗血症高齢ラットでは血清TGF-β濃度が上昇したが、グレリンとGH投与により有意に低下した。脾臓におけるTGF-βの発現は敗血症後に増加したが、グレリンとGHの投与により有意に抑制された。CLPを受けたラットの脾臓細胞のTNF-αおよびIL-6レベルは、偽ラットと比較してex vivo LPS刺激後に有意に低下したが、グレリンおよびGHを投与したCLPラットの脾臓細胞のレベルは、ビヒクルを投与したCLPラットと比較して有意に高かった。グレリンとGHによる治療は、敗血症高齢ラットの脾臓におけるプログラム死受容体-1（PD-1）の発現を減少させ、ヒト白血球抗原-DR（HLA-DR）の発現を増加させ、リンパ球減少を減少させ、カスパーゼ-3の切断レベルを低下させた。敗血症ラットにおけるグレリンおよびGH投与の有益な効果は、膣切開により減少した。In vitroでは、グレリン、GH、またはグレリンとGHの併用は、LPS刺激後のCLPラットの脾臓細胞の免疫応答の回復には効果がなく、グレリンとGHの効果には迷走神経が必要であることが示唆された。

RESULTS: Serum TGF-β levels were increased in septic aged rats, while ghrelin and GH treatment significantly reduced its levels. Expression of TGF-β in the spleen was upregulated after sepsis, while ghrelin and GH treatment significantly inhibited its expression. TNF-α and IL-6 levels were significantly reduced after ex vivo LPS stimulation of splenocytes from rats that underwent CLP compared to sham rats; while these levels were significantly higher in splenocytes from ghrelin and GH-treated CLP rats compared to vehicle-treated CLP rats. Ghrelin and GH treatment reduced program death receptor-1 (PD-1) expression, increased human leukocyte antigen-DR (HLA-DR) expression, attenuated lymphopenia, and cleaved caspase-3 levels in the spleen of septic aged rats. Vagotomy diminished the beneficial effects of ghrelin and GH treatment in septic rats. In vitro, the addition of ghrelin, GH, or ghrelin and GH together had no effect on restoring immune response in splenocytes from CLP rats following LPS stimulation, indicating the requirement of the vagus nerve for ghrelin and GH's effect.

結論:

グレリンとGHは迷走神経に依存したTGF-β産生抑制作用を介して、高齢敗血症ラットの免疫抑制作用を減衰させた。

CONCLUSIONS: Ghrelin and GH attenuate immunosuppression in aged septic rats through the vagus nerve-dependent inhibition of TGF-β production.