シェーグレン症候群患者の唾液腺では統合ストレス応答が活性化している

The integrated stress response is activated in the salivary glands of Sjögren's syndrome patients.

抄録

はじめに:

シェーグレン症候群（SS）は、唾液腺と涙腺の構造と機能に影響を及ぼす自己免疫性外分泌不全症である。SS患者の唇側唾液腺（LSG）尖圭細胞は、細胞の恒常性を失い、小胞体ストレスと酸化ストレスを経験します。細胞ストレス応答（ISR）は、炎症性サイトカインや小胞体・酸化ストレスなどの様々なストレス誘発因子に対して、恒常性を回復するのに不可欠な適応経路である。ISRの活性化はeIF2αのリン酸化をもたらし、タンパク質合成を一過性に阻害する一方で、ATF4の発現を許容し、細胞の回復を最適化しようとする遺伝子発現プログラムが誘導される。PKR、HRI、GCN2、PERKは、eIF2αのリン酸化を制御する4つのセンチネルストレスキナーゼである。ISRシグナルの調節不全と慢性的な活性化は、炎症に関連した病理学的結果をもたらす。

INTRODUCTION: Primary Sjögren's syndrome (SS) is an autoimmune exocrinopathy that affects the structure and function of salivary and lachrymal glands. Labial salivary gland (LSG) acinar cells from SS patients lose cellular homeostasis and experience endoplasmic reticulum and oxidative stress. The integrated cellular stress response (ISR) is an adaptive pathway essential for restoring homeostasis against various stress-inducing factors, including pro-inflammatory cytokines, and endoplasmic reticulum and oxidative stress. ISR activation leads eIF2α phosphorylation, which transiently blocks protein synthesis while allowing the ATF4 expression, which induces a gene expression program that seeks to optimize cellular recovery. PKR, HRI, GCN2, and PERK are the four sentinel stress kinases that control eIF2α phosphorylation. Dysregulation and chronic activation of ISR signaling have pathologic consequences associated with inflammation.

方法論:

我々は、SS患者と非SS患者のLSGにおけるISRの活性化を解析し、ISRの主要構成要素のmRNA、タンパク質、リン酸化タンパク質レベル、およびATF4ターゲットの発現を決定した。さらに、両群のLSGにおけるISR成分の分布の定性的な特徴を調べ、そのレベルが臨床パラメータと相関しているかどうかを評価した。

METHODS: Here, we analyzed the activation of the ISR in LSGs of SS-patients and non-SS sicca controls, determining the mRNA, protein, and phosphorylated-protein levels of key ISR components, as well as the expression of some of ATF4 targets. Moreover, we performed a qualitative characterization of the distribution of ISR components in LSGs from both groups and evaluated if their levels correlate with clinical parameters.

結果:

両群のLSGにおいて、4つのISRセンサーが発現していることが確認された。eIF2αとp-eIF2αのタンパク質レベルはSS患者で有意に増加し、eIF2αの脱リン酸化を担うPP1c複合体の成分は減少した。SS患者のLSGでは、ATF4 mRNAレベルが低下し、ATF4プロモーターが過剰にメチル化されていた。SS患者のLSGでは、mRNAレベルは低いものの、ATF4タンパク質と抗酸化反応に関与するATF4標的遺伝子のレベルが上昇した。SS患者の尖圭細胞では、PKR、p-PKR、p-PERK、p-eIF2α、ATF4、xCT、CHOP、NRF2の染色強度が上昇していた。自己抗体、フォーカススコア、ESSDAIは、p-PERK/PERK比およびATF4タンパク質量と相関していた。

RESULTS: We observed that the four ISR sensors are expressed in LSGs of both groups. However, only PKR and PERK showed increased expression and/or activation in LSGs from SS-patients. eIF2α and p-eIF2α protein levels significantly increased in SS-patients; meanwhile components of the PP1c complex responsible for eIF2α dephosphorylation decreased. ATF4 mRNA levels were decreased in LSGs from SS-patients along with hypermethylation of the ATF4 promoter. Despite low mRNA levels, SS-patients showed increased levels of ATF4 protein and ATF4-target genes involved in the antioxidant response. The acinar cells of SS-patients showed increased staining intensity for PKR, p-PKR, p-PERK, p-eIF2α, ATF4, xCT, CHOP, and NRF2. Autoantibodies, focus score, and ESSDAI were correlated with p-PERK/PERK ratio and ATF4 protein levels.

考察:

以上の結果から、SS患者のLSGにおいてISRの活性化が増加していることが示された。ATF4および酸化還元ホメオスタシスに関与するATF4標的遺伝子のタンパク質レベルの増加は、SS患者のLSGが受ける様々なストレス条件に対する救助反応の一部であり、細胞の生存を促進する可能性がある。

DISCUSSION: In summary, the results showed an increased ISR activation in LSGs of SS-patients. The increased protein levels of ATF4 and ATF4-target genes involved in the redox homeostasis could be part of a rescue response against the various stressful conditions to which the LSGs of SS-patients are subjected and promote cell survival.