蚊に刺された時の痒みの原因は「古代の奇妙な」細胞にある

アレルゲンはどこにでもありますが、それに対する私たちの生理的反応は決して単純ではありません。花粉やダニは、ウイルスによる風邪のように、咳、くしゃみ、喉の痛みを引き起こすことがあります。蚊に刺されてかゆみを感じる人もいれば、ほとんど気づかない人もいます。科学者たちは、なぜこれほど幅広い反応があるのか​​を解明しようとしています。

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「アレルゲンに対して私たちが反応を示すのは意味がありません」とマサチューセッツ総合病院の臨床アレルギー専門医、キャロライン・ソコル博士はポピュラーサイエンス誌に語った。「アレルゲンは感染性ではないので、私たちを悩ませることはないはずです。」

しかし、季節性アレルギーは依然として私たちを非常に悩ませており、アメリカ人の成人の少なくとも 4 人に 1 人が季節性アレルギーに悩まされています。

その理由を解明するため、ソコル氏と他のアレルギー専門医は、ダニ、猫や犬のふけ、花粉が体内でどのように検知されるかを研究している。彼らは、免疫細胞と神経細胞の相互作用が痒みを引き起こす分子経路を発見した。重要なのは、マウスを使った前臨床研究でこの経路を物理的に遮断できたことだ。この発見は、9月4日にネイチャー誌に掲載された研究で詳しく述べられており、将来的には新しいアレルギー治療につながる可能性がある。

かゆいところを掻く

免疫システムはウイルスや細菌に対する第一防衛線ですが、アレルゲンが検出されると、通常は感覚神経系に後れをとります。しかし、免疫システムは感覚神経系を制御したり、相互作用したりすることもできます。

これまでアレルゲンにさらされたことがない人でも、感覚神経が直接アレルゲンに反応することがあります。これがかゆみを引き起こし、局所免疫細胞がアレルギー反応を起こすきっかけとなります。これには皮膚のかゆみやじんましんが含まれます。慢性アレルギーの人は、感覚神経をより活発にする免疫システムを持っているため、かゆみが長引くことがあります。

以前の研究では、かゆみを引き起こすニューロンがプロテアーゼ活性を持つアレルゲンを直接検出することがわかりました。プロテアーゼアレルゲンは、花粉、ダニ、一部の昆虫毒など、アレルギー性炎症を引き起こす可能性のあるさまざまな発生源に含まれる環境タンパク質です。

「蚊の唾液の中の何がかゆみを引き起こすのか、完全にはわかっていません」とソコル氏は言う。「蚊の唾液にはたくさんの酵素や化学物質が含まれていることは確かで、その酵素の中にはタンパク質を分解するプロテアーゼがあり、花粉の分子の多くと非常によく似ています。」

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ソコル氏と同僚は、一部の自然免疫細胞が感覚ニューロンにアレルゲン反応の「閾値」を設定できるのではないかと仮説を立てた。これらの細胞の活動によって、アレルギーを発症する可能性が高い人が決まる可能性がある。

アレルギーのドミノ効果

新しい研究では、研究チームはさまざまな細胞分析と遺伝子配列解析を実施し、さまざまなプロテアーゼアレルゲンにさらされたときにアレルギー性のかゆみを引き起こす分子メカニズムを特定しようとした。

研究者たちは、あまり解明されていない皮膚の特定の免疫細胞である GD3 が関与していることを発見しました。次に、GD3 細胞は、通常皮膚に存在する環境刺激に反応して IL-3 と呼ばれる分子を生成します。その後、蚊などの一般的な発生源からの低レベルのアレルゲンしか存在しない場合でも、IL-3 分子はかゆみを引き起こす感覚ニューロンに直接作用して、反応を準備します。

「これらの奇妙で非常に古いが面白い細胞タイプは、蚊によって引き起こされる痒みに絶対に不可欠なものです」とソコルは言う。「それはまた、蚊に対する下流のアレルギー免疫反応にも不可欠です。したがって、これらの GD3 細胞がどれだけあるか、IL3 がどれだけあるかによって、蚊に対する反応が決まる可能性が高いのです。」

研究チームは、このプロセスにはドミノ倒しのように機能して特定の分子の生成を促進し、アレルギー反応を引き起こすシグナル伝達経路が関与していることを発見した。

「初期の反応、初期の炎症の一部は、神経系が目覚めている状態です」とソコル氏は言う。

この経路をガイドとして、研究者らはマウスで追加の実験を行った。マウスの皮膚サンプルから IL-3 分子または GD3 細胞を物理的に除去し、その下流のシグナル伝達経路を遮断すると、マウスは特定のアレルゲンによるかゆみや免疫活性化能力に耐性を持つようになることがわかった。

いくつかの新たな手がかり

研究チームによれば、マウスのこれらのタイプの免疫細胞は人間のものと似ているため、これらの発見は、この経路が人間で果たす役割を説明するのに役立つ可能性があるという。

「この研究のすごいところは、経路がわかったことです。どの経路を探せばよいかを正確に知ることができ、その経路に介入して破壊する方法を考えることができます」とソコル氏は言う。「しかし問題は、なぜ一部の人ではこれらの細胞が歪んでいて、他の人では歪んでいないのかがわからないことです。」

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研究チームは、一部の人々がより激しいアレルギー反応を示す理由について、初期段階でいくつかの手がかりを得ましたが、このメカニズムを完全に理解するには、まだ多くの研究が必要です。GD3 細胞の数と活動レベルは、年齢に依存します。皮膚微生物叢の構成もこれらの反応に影響を与え、GD3 細胞は乾燥した空気などの環境の変化にも敏感です。

「アレルギーの数は増加していますが、それは単に診断能力が向上したからというだけではありません」とソコル氏は言う。「原因を究明する必要があり、疑問はたくさんありますが、だからこそ、アレルギーは科学と医学の面白い分野なのです。」

共著者らは、この研究で以下の情報開示を列挙している。キャロライン・ソコルはバイエルとメルクの有給コンサルタントであり、GSKから研究支援を受けている。パメラ・アデルホールドは現在、ウェアウルフ・セラピューティクスの従業員である。キャメロン・マカルパインはグラナイト・バイオの有給コンサルタントである。クリフォード・ウルフはノシオン・セラピューティクス、クルアリス、ブラックボックス・バイオの創設者であり、ルンドベック・ファーマ、アクソニス、タファルジー・セラピューティクスの科学諮問委員会の委員である。アレクサンドラ・クロエ・ヴィラニは、研究用の遺伝子配列解析技術を設計・製造する10Xゲノミクスに経済的利益を有しており、この研究ではこの技術が使用されている。