ライム病菌であるボルレリア・ブルグドルフェリは、ヒト脈絡叢上皮細胞の炎症反応を刺激する

The Lyme disease bacterium, Borrelia burgdorferi, stimulates an inflammatory response in human choroid plexus epithelial cells.

• Derick Thompson
• Jordyn Sorenson
• Jacob Greenmyer
• Catherine A Brissette
• John A Watt

抄録

脈絡叢（CP）の主な機能は、脳脊髄液（CSF）の産生、血液-CSFバリアの形成、免疫反応の調節です。このバリアは、血液とCSFの間で特定の栄養素、老廃物、末梢免疫細胞の交換を可能にします。ライム病の原因菌であるBorrelia burgdorferi（Bb）は、髄膜炎を含む神経学的合併症と関連しており、実際、Bbは患者のCSFから分離されています。B. burgdorferiが患者の中枢神経系（CNS）に侵入することは知られているが、B. burgdorferiがどのようにしてこのバリアを通過するのか、また、ライム病の病態がどのようにして患者の症状につながっているのかは不明である。我々は、感染時にBorrelia burgdorferiが免疫細胞の走化性を誘導する免疫応答を誘導し、その後、中枢神経系実質細胞の炎症促進状態を引き起こすのではないかと仮説を立てた。ヒト初代脈絡叢上皮細胞を培養し、B. burgdorferi株B31 MI-16に48時間感染させた。ＲＮＡを単離し、ＲＮＡシークエンシングおよびＲＴ-ｑＰＣＲの検証に使用した。上清中の分泌タンパク質をELISAで解析した。RNAシークエンスに基づくトランスクリプトーム解析により、アップレギュレーションされた遺伝子が160個、ダウンレギュレーションされた遺伝子が98個検出された。パスウェイおよび生物学的プロセス解析の結果、ケモカインおよびインターフェロン関連パスウェイを中心とした免疫・炎症関連遺伝子において有意なアップレギュレーションが認められた。さらに解析を進めると、タイトジャンクションやアドヒアレンスジャンクションを含む細胞間ジャンクションに関連する遺伝子のダウンレギュレーションが明らかになりました。これらの結果はRT-qPCRにより検証された。分泌因子のタンパク質解析では、炎症性ケモカインの増加が示され、我々のトランスクリプトーム解析と一致した。これらのデータは、疾患状態における免疫応答の調節におけるCPの役割をさらに実証し、Borrelia burgdorferiが中枢神経系に拡散し、それに作用するメカニズムについての洞察を与えている。今後の実験では、動物モデルにおける血液-CSFバリア（BCSFB）の完全性と炎症反応に対する B. burgdorferi の影響を詳細に調べることを目的としています。

The main functions of the choroid plexus (CP) are the production of cerebral spinal fluid (CSF), the formation of the blood-CSF barrier, and regulation of immune response. This barrier allows for the exchange of specific nutrients, waste, and peripheral immune cells between the blood stream and CSF. Borrelia burgdorferi (Bb), the causative bacteria of Lyme disease, is associated with neurological complications including meningitis-indeed, Bb has been isolated from the CSF of patients. While it is accepted that B. burgdorferi can enter the central nervous system (CNS) of patients, it is unknown how the bacteria crosses this barrier and how the pathogenesis of the disease leads to the observed symptoms in patients. We hypothesize that during infection Borrelia burgdorferi will induce an immune response conducive to the chemotaxis of immune cells and subsequently lead to a pro-inflammatory state with the CNS parenchyma. Primary human choroid plexus epithelial cells were grown in culture and infected with B. burgdorferi strain B31 MI-16 for 48 hours. RNA was isolated and used for RNA sequencing and RT-qPCR validation. Secreted proteins in the supernatant were analyzed via ELISA. Transcriptome analysis based on RNA sequencing determined a total of 160 upregulated genes and 98 downregulated genes. Pathway and biological process analysis determined a significant upregulation in immune and inflammatory genes specifically in chemokine and interferon related pathways. Further analysis revealed downregulation in genes related to cell to cell junctions including tight and adherens junctions. These results were validated via RT-qPCR. Protein analysis of secreted factors showed an increase in inflammatory chemokines, corresponding to our transcriptome analysis. These data further demonstrate the role of the CP in the modulation of the immune response in a disease state and give insight into the mechanisms by which Borrelia burgdorferi may disseminate into, and act upon, the CNS. Future experiments aim to detail the impact of B. burgdorferi on the blood-CSF-barrier (BCSFB) integrity and inflammatory response within animal models.