背景：炎症は敗血症や腹膜炎を含む急性および慢性疾患の進行を駆動するが、細菌刺激が細胞間の炎症性コミュニケーションをどのように変化させるかという機構は十分に解明されていない。細胞外小胞（EV）は免疫シグナル伝達における重要な媒介としてますます認識されており、刺激に特異的な脂質およびタンパク質のカーゴを細胞間で伝達する可能性がある。本研究では、細菌刺激がマクロファージ由来EVの組成をリモデリングするか、またその変化がEVの取り込みの変化および炎症活性の変化と関連するかを調べた。
方法：EVは、基礎条件下、またはLacticaseibacillus rhamnosus CCM7091由来の細菌リゼート（BL）もしくはリポ多糖（LPS）による刺激後に、RAW264.7マクロファージから単離した。EVの同一性および品質はMISEV勧告に従って評価した。脂質オミクス解析を行い、刺激に関連する脂質リモデリングを定義した。さらに、EVに結合した誘導型一酸化窒素合成酵素（iNOS）およびその酵素活性を、生化学的手法を用いて評価した。EVの取り込みおよび機能的活性は、マクロファージおよび内皮細胞で評価した。EVに結合したiNOSは、腹膜炎および線維化のマウスモデル、ならびに急性腹膜炎患者の腹膜滲出液から単離したEVでも追加的に検討した。
結果：細菌刺激は、マクロファージ由来EVの分子組成および生物学的活性を変化させた。BL-EVでは飽和脂肪酸およびセラミドの富化が認められ、細胞への取り込みが増強されたことに関連する明確な脂質シグネチャが形成された。機能的には、細菌刺激を受けたEVはマクロファージの活性化を促進し、一酸化窒素およびTNFαの産生を増加させた。一方でLPS-EVはさらに、内皮でのIL-6およびCCL5/RANTESの産生ならびにICAM-1の発現を誘導した。重要なことに、酵素学的に活性なiNOSが細菌刺激を受けたEVで同定され、定義されたマクロファージ細胞株に由来する小型EVにおける機能的iNOSカーゴが示された。EVに結合したiNOSは、腹膜炎および線維化のマウスモデル、ならびに急性腹膜炎に由来する患者EVでも検出され、in vitro系を超えた関連性が支持された。
結論：細菌刺激は、マクロファージ由来EVの脂質およびタンパク質カーゴをリモデリングし、取り込みおよび炎症活性が変化したEV集団を生み出す。これらの結果は、細菌刺激を受けたEVに特徴的な、刺激依存的な脂質リモデリングを示すとともに、酵素活性を有するiNOSを、これまで認識されていなかった炎症性EVカーゴとして確立するものである。腹膜炎の実験モデルおよび患者においてEVに結合したiNOSを検出できたことは、炎症性疾患のバイオマーカー、ならびにEVを介した免疫シグナル伝達を治療的に調節するための可能性をさらに裏付ける。
https://doi.org/10.64898/2025.12.11.693607