CF マクロファージと非 CF マクロファージの食作用、代謝、炎症プロファイルに対する CFTR モジュレーターの効果の比較

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11995 (2023) この記事を引用

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マクロファージの機能不全は嚢胞性線維症（CF）でよく知られており、肺内の細菌の残留に寄与している可能性があります。 CFマクロファージの機能不全がマクロファージの嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンス調節因子（CFTR）に直接関係しているのか、それとも慢性炎症や粘膜停滞の間接的な結果に関係しているのかは、現在も議論が続いている。上皮細胞のCFTR機能を回復するCFTRモジュレーターは、全体的なCF単球炎症反応を改善しますが、マクロファージに対するその直接的な効果はあまりよく理解されていません。この知識のギャップに対処するために、我々は、CF F508del ホモ接合性被験者および非 CF 対照から単離された単球由来マクロファージ (MDM) における古典的 CF 病原体である緑膿菌に応答した食作用、代謝、およびサイトカイン発現を測定しました。予想外なことに、我々は、CFTR モジュレーターが CF コホートと非 CF コホートの両方で食作用を増強することを発見しました。 CFTR トリプルモジュレーターも MDM 活性化と一致して、MDM ミトコンドリア機能を阻害しました。 CFTRモジュレーターが血清炎症性サイトカインレベルを低下させたヒトでの研究とは対照的に、モジュレーターは私たちのシステムのサイトカイン分泌を変化させませんでした。したがって、我々の研究は、モジュレーター誘導性の代謝効果が、CF および非 CF 単球由来マクロファージの両方で細菌の排除を促進する可能性があることを示唆しています。

嚢胞性線維症（CF）は、呼吸器疾患が罹患率と死亡率において重要な役割を果たしている多系統の遺伝性疾患です1。 CF（pwCF）患者は慢性肺感染症に悩まされており、多くの場合、典型的な病原体である黄色ブドウ球菌やインフルエンザ菌で始まり、pwCFの年齢と肺疾患の進行に伴って緑膿菌（Pa）、その他の細菌や真菌の定着に移行することがよくあります2。このプロセスは古典的に、CFTRを介した塩素分泌の欠如から始まり、その結果生じる粘液の高粘度化、粘液線毛エスカレーターの不全、バイオフィルムの形成に至るカスケードから生じ、最終的に肺内の滅菌免疫の欠如に至ると理解されています1。

このモデルは、非常に効果的な CFTR モジュレーター療法を受けている pwCF の実世界の経験によって多少の疑問が生じています。最も一般的な CFTR 変異である 508 位のフェニルアラニンの欠失 (F508del) を少なくとも 1 コピー持つ人の場合、モジュレーターは CFTR 機能を CFTR 変異のない人のレベルに近いレベルまで回復させることができます 3,4。モジュレーターは肺機能、肺クリアランスの大幅な改善、喀痰産生と細菌量の減少を引き起こす可能性がありますが、残念なことにほとんどの被験者で細菌の定着が残っており、肺疾患をさらに進行させる可能性があります5、6、7。これは、CF8、9、10、11、12 に固有の免疫欠陥がある可能性があるかどうかを理解する必要性を強調しています。マクロファージは肺の免疫系の門番として機能するため、CFTR モジュレーターに対するマクロファージの反応を調査することは、CF 肺免疫をより広範に理解するために重要です 13。

pwCF由来の血清単球に関するこれまでの研究では、イバカフトールの投与を開始したゲーティング変異を有する患者と、エレキサカフトール/テザカフトール/イヴァカフトル(ETI)の投与を開始したF508del変異を有する患者の両方において、非常に効果的なモジュレーター療法の開始前と開始後のプロファイルが調べられている。トリプル併用療法6、14、15、16、17。これらの研究では、CF単球による炎症性サイトカイン産生の減少が示されていますが、単球に対するモジュレーターの直接的な効果と、粘液線毛機能の改善および細菌負荷の減少に伴う間接的な効果とを区別することはできません。初期世代の CFTR 補正因子 lumacaftor は、CF マクロファージの貪食と死滅を改善することが示されていますが、CFTR 増強因子 ivacaftor は炎症性サイトカイン分泌を減少させました 18。より最近の出版物では、最新世代のトリプル CFTR モジュレーターの in vitro での単離された単球由来マクロファージ (MDM) に対する効果が示されています 19。彼らは、ETIがCF MDMによる細菌クリアランスを増加させる一方で、バークホルデリア・セパシア複合体感染に反応したサイトカイン分泌には影響を及ぼさないことを発見した。我々は、CF および非 CF MDM による直接的な Pa 取り込みに対する ETI と旧世代のテザカフトル/イバカフトル (TI) の組み合わせの影響、ならびに MDM 代謝およびサイトカイン産生に対するモジュレーターの影響を調査しました。我々の結果は、以前のモジュレーターの組み合わせで見られたように、ETIがマクロファージを炎症性の低い表現型にシフトさせるのではなく、マクロファージを活性化して細菌の排除を高めるというモデルを裏付けています。

97% bound to plasma proteins in vivo29. Ivacaftor has been shown to be active on CFTR in vitro at concentrations as low as 10 nM30 and higher concentrations have been demonstrated to have a destabilizing effect on F508del CFTR31. Finally, preliminary experiments we conducted prior to the availability of elexacaftor demonstrated that 30 nM ivacaftor was sufficient to have an additive effect on enhancement of phagocytosis when used in combination with tezacaftor./p> 12 h into the assay, however no differences were seen in the time frame (generally less than 1 h total) of the phagocytosis assays. Pa motility is required for efficient phagocytosis37, however CFTR modulators did not appreciably impact motility of PA14, with a flgK mutant lacking flagella serving as a non-motile control for comparison (Fig. 4D)./p>