サルファチドは、脂質ラフト内のToll-like Receptor 4の局在化を阻害することにより、HMGB1の分泌を抑制する

Sulfatide Inhibits HMGB1 Secretion by Hindering Toll-Like Receptor 4 Localization Within Lipid Rafts.

• Hee Sue Kim
• Myeonggil Han
• In Ho Park
• Cheol Ho Park
• Man Sup Kwak
• Jeon-Soo Shin

抄録

高移動度グループボックス１（HMGB1）は、敗血症のよく知られた後期メディエーターであり、複数の刺激によって分泌され、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）や核内因子κB（NF-κB）経路などの経路や、炎症下での活性酸素種（ROS）が関与している。一方、スルファチドはミエリンシートに多く含まれるスフィンゴ脂質であり、免疫学的な役割は不明である。我々は、Raw 264.7細胞におけるリポ多糖（LPS）刺激をトリガーとしたHMGB1の分泌を解析することにより、スルファチドの周辺部における免疫学的特性を明らかにしようとした。その結果、LPS刺激前にサルファチドで前処理を行うと、HMGB1の細胞質転座を阻害することでHMGB1の分泌が抑制されることが明らかになった。さらに、TLR（toll-like receptor）シグナル伝達の下流分子を解析したところ、c-Jun N末端キナーゼ（JNK）のリン酸化とp65の転座が抑制された。また、サルファチド前処理を行うと、活性化因子であるIRAK4やTBK1のリン酸化が抑制され、LPSを介した活性酸素の産生が減少した。以上のような阻害特性を包括する上流機構を調べると、脂質ラフトが関与していることが明らかになった。ビオチン化スルファチドとモノシアロテトラヘキシルガングリオシドの共局在化に加えて、LPS刺激の前にスルファチド処理を行うと、TLR4と脂質ラフトマーカーのLPS誘発共局在の減少が観察された。全体的に、スルファチドはTLR4と脂質ラフトの共局在化を阻害し、TLR4シグナル伝達に対するLPSの効果を無効化することで、その抗炎症特性を発揮することがわかった。サルファチドの同様の効果は、LPSが介在するマウス実験的敗血症モデルにおいても確認され、血清HMGB1レベルの低下、生存率の向上、および病理学的重症度の低下を示した。

The high mobility group box 1 (HMGB1) is a well-known late mediator of sepsis, secreted by multiple stimuli, involving pathways, such as the mitogen-activated protein kinase (MAPK) and nuclear factor kappa B (NF-κB) pathways, and reactive oxygen species (ROS) under inflammation. Sulfatide, in contrast, is a sphingolipid commonly found in myelin sheets with a disputed immunological role. We sought to determine the immunological characteristics of sulfatide in the periphery by analyzing the secretion of HMGB1 triggered by lipopolysaccharide (LPS) stimulation in Raw 264.7 cells. Suppression of HMGB1 secretion by inhibiting its cytosolic translocation was observed after pre-treatment with sulfatide before LPS stimulation. Further analysis of the downstream molecules of toll-like receptor (TLR) signaling revealed suppression of c-Jun N-terminal kinase (JNK) phosphorylation and p65 translocation. LPS-mediated ROS production was also decreased when sulfatide pre-treatment was provided, caused by the down-regulation of the phosphorylation of activators, such as IRAK4 and TBK1. Investigation of the upstream mechanism that encompasses all the aforementioned inhibitory characteristics unveiled the involvement of lipid rafts. In addition to the co-localization of biotinylated sulfatide and monosialotetrahexosylganglioside, a decrease in LPS-induced co-localization of TLR4 and lipid raft markers was observed when sulfatide treatment was given before LPS stimulation. Overall, sulfatide was found to exert its anti-inflammatory properties by hindering the co-localization of TLR4 and lipid rafts, nullifying the effect of LPS on TLR4 signaling. Similar effects of sulfatide were also confirmed in the LPS-mediated murine experimental sepsis model, showing decreased levels of serum HMGB1, increased survivability, and reduced pathological severity.

Copyright © 2020 Kim, Han, Park, Park, Kwak and Shin.