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厚生労働科学研究費補助金 感覚器障害及び免疫・アレルギー等研究事業(所属施設役職は当時のもの)

抄録一覧

気管支喘息の発症や喘息症状の増悪に及ぼすウイルス感染の影響と治療の効果に関する研究
主任研究者
  小田島安平(昭和大学医学部小児科助教授)

分担研究者
  秋山一男(国立相模原病院臨床研究センター部長)
  足立 満(昭和大学医学部第一内科教授)
  勝沼俊雄(東京慈恵会医科大学小児科講師)
  海老澤元宏(国立相模原病院臨床研究センターアレルギー性疾患研究部長)
  岡部信彦(国立感染症研究所感染症情報センターセンター長)
  田島 剛(博慈会記念総合病院副院長)
  永井博弍(岐阜薬科大学薬理学教室教授)
  工藤宏一郎(国立国際医療センター副院長)
  佐野靖之(同愛記念病院アレルギー・呼吸器科部長)
  椿 俊和(千葉県こども病院アレルギー科医長)
  多屋馨子(国立感染症研究所感染症情報センター第三室室長)
  一戸貞人(千葉県衛生研究所疫学調査室室長)


研究要旨
近年、ウイルス感染や細菌感染とアレルギー疾患との関連を示唆する研究は多い。しかし、近年の喘息治療ガイドライン等はウイルス感染に関する記載はない。このため、ウイルス感染がどのようにしてアレルギー疾患に関与するのかの研究を基礎面と臨床面の両面から追及することは、重要な課題となっている。今回の研究では小児、成人の臨床面の検討と基礎面の検討を行った。小児の研究はRSVとライノウイノレスに関し6施設で気管支喘息との関与に関し行った。成人に関して臨床面から3施設でウイルス感染と気管支喘息の臨床面からの検討を行い、基礎的研究に関しては培養上皮細胞を用いてC-Cchemokineであるeotaxin、RANTESが如何に誘導されてくるのかの研究と、ウイルス感染の模倣実験としてdouble-strandRNAであるPolyI:PolyCを気道内に投与し、その影響を検討した。多屋らは、ヒトメタニューモウイルス(hMPV)を6例の検体より検出を試みた。その結果小児の喘息発作の誘因にRSウイルスが比較的重症発作を惹起し、非流行期にも発作誘因の原因となるこが判った。更にRSウイルス感染よりもライノウイルス感染が高率に気管支喘息を悪化させることが判明した。成人の検討では、ライノウイルス、インフルエンザウイルスが気管支喘息の増悪時に高率に検出されたが、その臨床像に大きな違いがなかった。また、気管支生検で樹状細胞を検討しウイルス感染の関与が検討された。基礎面で成果としてはインフルエンザの喘息悪化にEotaxinが重要なポイントで症状の悪化に関与していることが判明し、また、ダニ抗原を用いてマウスアレルギー性気道炎症モデルの作成を試み、PoiyI:PolyCを気道内に投与し、その影響を検討した。その結果BAL液中では、PolyI:PolyCの用量に依存してTNF-a産生が観察された。また、肺組織におけるtypeTIFNの発現を検討した結果、IFN-aならびにIFN-bともに用量依存的な発現亢進が観察された。その他にも、気道炎症にIL-17ネットワークの中のIL-17fの関与が考えられた。以上、ウイルス感染が気管支喘息の発症や発作の誘因に重要な役割を演じていることがより明らかになった。今後、気管支喘息の予防、甫症化予防に関し、ウイルス感染対策により重点を置くことが望まれる。



A.研究目的
アレルギー疾患の分野では近年、感染がアレル ギー疾患を予防する、ないしは、発生頻度を減少させるとされている。一方アレルギー反応としてはアレルゲンの暴露が症状を誘発する最も多い原因と考えられてきたが、近年、気管支喘息ではウイルス感染が発作の原因として最多であるとの報告も見られるようなってきた。このため、気管支喘息とウイルス感染の問題がさらに要になってきた。
Hygiene hypothesisのなかで結核との関連 は1つの大きな要素である。その後Hygiene hypothesisでは、家族が多い方が感染の機会が多くアレルギーが少ない、エンドトキシンがTh-1系の免疫を刺激するため、同じ環境下でも農場で育った方がエンドトキシンに暴露される機会が多くアレルギーが少ない、ペット(猫)を飼った方がエンドトキシンに暴露される機会が多くアレルギーが少ないなどが発表されている。兄弟が多いとアレルギーの発症が少ない、しかし反対に感染によりアレルギーが起こってくる率も高くなるという考えがでてきた。また、ウイルス感染による気管支喘息の悪化も極めて重要である実際にウイルス感染がどのようにしてアレルギー疾患に関与するのかを基礎面と臨床面の両面から研究することは、アレルギー疾患のコントロールの上で電要な課題である。

B. 研究方法
(1)小児に関して:小児の研究は今回6施設で行った。研究方法もそれぞれ異なり、各施設での特徴を出して研究を進めた。勝沼は1ヶ月間に入院した喘息発作患者の鼻汁中のRSウイルス抗原測定を行い、発作との関係を比較した。海老澤らは喘息発作シーズン中のRSウイルスの迅速診断、ライノウイルスをPCRにより検討を行い、発作との関係を調査した。田島らは喘息患者170人と肺炎、気管支肺炎患者263人を対象に、可能な症例でアデノウイルス、パラインフルエンザ1、2、3、RSウイルス、肺炎マイコプラズマ、肺炎クラミジアに対する抗体検査を行い、一部PCRによる検索を行った。
小田島らは喘鳴を主訴に入院したカタル症状 のある児を対象とし、その中から頻回入院している児やアレルゲンの暴露がはっきりしている児を対象からはずして、対象を絞った入院患児335名の鼻咽頭咽腔より分泌物を吸引し、RSV抗原を検索し解析を行った。特にRSVの非流行期と考えられている4月から10月までのRSV抗原陽性患者の解析を行った。椿らは通院している気管支喘息患児で、39名〔男23名、女16名、平均年齢3.5±2.7歳(Mean±S.D.)、0〜11歳)を対象とし、通院中喘息日誌を記載してもらい、受診時に鼻咽腔ぬぐい液採取を行い、また、発作時には症状、所見の記入も行った。観察期間は、2003年5月から最低1回/月、発作時にはさらに追加して鼻咽腔ぬぐい液採取を行った。受診時に鼻汁採取を行いRT-PCR法でRSウイルス、ビコルナウイルス、ライノウイルス、エンテロウイルス、アデノウイルス、パラインフルエンザ1、2、3、インフルエンザウイルスA,B,コロナウイルス、肺炎マイコプラズマ、肺炎クラミジアを検出した。一戸らは国立下志津病院で喘鳴を主訴に入院した2歳以下の患児の鼻咽頭吸引液でRSV抗原また、鼻咽頭吸引液と末梢血でリンパ球抗原について解析を行った。海老澤は小児気管支喘息の秋の発作 シーズンにライノウイルスの関与に関し検討した。

(2)成人に関して:秋山らは、ウイルス感染後に気 道粘膜下に樹状細胞が出現することに注目し、アトピー型、非アトピー型それぞれ気管支生検し樹状細胞について検討した。工藤らは、ウイルス感染により入院した気管支喘息患者を対象に呼吸機能検査を行った。また、外来通院中の気管支喘息の鼻咽頭吸引液からPCR法によりウイルス検出を行った。佐野らは、入院を要する気管支喘息発作の成人のうちウイルス感染の関与する患者への率とインフルエンザウイルス感染の気管支喘息発作への関与に関し検討した。多屋らは最近発見された小児期に感染し呼吸器症状を誘発することが判明しているヒトメタニューモウイルス(hMPV)が気管支喘息発作に関与するかについて検討した。

(3)基礎的研究に関して:足立らは気道上皮細胞へ種々の刺激を加えることによりサイトカイン、ケモカインなどの生理活性物質の産生放出や ICAM-1などの接着分子の発現が観察されることが判明した。このためin vitroにおける気道上皮細胞培養系を確立し、これに対し炎症性サイトカイン刺激やウイルス感染モデルであるdsRNA刺激を行い新たな生理活性物質の産生などにつき検討した。永井らは新たにダニ抗原を用いてマウスアレルギー性気道炎症モデルの作成を試み、ウイルス感染の模倣実験としてdouble-strandRNAであるPolyI:PolyCを気道内に投与し、その影響を検討した。

C.研究結果
勝沼らの結果では、喘息で入院した患者58人 を解析した。すると0歳から2歳では20%の患者でライノウイルスが陽性となり、3〜6歳で27%、7〜15歳で44%が陽性となった。年齢が高いほど陽性率が高く、月別でも夏期冬季ともに認められた。
海老澤の発作時調べたRT-PCR法によるライノウイルスの検討では27人中14人(51.9%)が陽性であった。前年度同様の検討では80%が陽性であったことも考え合わせるとライノウイルスが気管支喘息の発作に増悪に高率に関与していることが示唆された。田島らは131回の発作でのペアー血清を検討した。RSウイルスは22/131例(16.8%)陽性、肺炎マイコプラズマ15/131例(11.5%)、アデノウイルス10/131例(11.5%)、パラインフルエンザ1型5/131(3.8%)、パラインフルエンザ2型4/131例(3.1%)、パラインフルエンザ3型5/131(3.8%)、インフルエンザウイルス0/131例(0%)、肺炎クラミジア0/131(0%)に認めている。小田島らはRSVを検索した335例、そのうち非流行期の4月から10月にRSV抗原陽性で喘鳴を主訴に入院した例に対して、その後の経過を観察した。一戸らは気道症状で来院した児の鼻腔拭い液からのリンパ球抗原の分析を行った。その結果、鼻咽頭吸引液では末梢血に比べCD4陽性抗原が有意に低くCD4、CD4陽性中のCD45RAが有意に高かった。特に重症群でCD4、CD8陽性率が高かった。このことは重症化にメモリーTリンパ球が関与していることが示唆された。多屋はヒトニューモウイルスが冬から春にかけて流行期で小児期に感染し呼吸器症状を誘発することを文献上明らかにした。成人の結果では興味あるデーターは秋山らの報告で、アトビー型9例、非アトビー型9例の気管支生検で樹状細胞の抗体であるS-100、CDllc、CD83、CD123について検討し、気管支喘息患者からは粘膜固有層、血管周囲、筋組織に形態的に樹状細胞が認められ、アトピー型、非アトピー型双方にあり両者に差がなかった。全身ステロイド治療後にも認められ、S-100陽性細胞は非喘息患者と差がなかった。工藤らはウイルス感染により入院した軽症気管支喘息患者の呼吸機能を解析した。入院後末梢気道の回復が高齢者、高齢発症者で残存する傾向が認められ、鼻咽頭拭い液での検討では外来通院中の気管支喘息患者20例では7例にウイルスが検出され、ライノ1例、RS2例、インフルエンザウイルスA型4例(うち1例はRSも陽性)であった。ウイルス感染の前後で呼吸機能検査を行うと軽度のピークフローの低下があったほか中枢、末梢の変化が増強したという結果ではなかった。佐野らは入院を要する気管支喘息発作とウイルス感染と関連を検討した。喘息患者の急性上気道炎が関与するものが20%、下気道炎を含めると42%に関与が認められた。また、類似した気道感染兆候を呈した気管支喘息患者のうち、インフルエンザウイルス感染の有無で検討すると、インフルエンザウイルス抗原陽性、陰性で差がなく、インフルエンザウイルスの感染の有無は他のウイルスと差を認めなかった。
基礎面からの結果では、足立らは気道上皮細胞へ種々の刺激を加えることによりサイトカイン、ケモカインなどの生理活性物質の産生放出やICAM-1などの接着分子の発現が観察されることが判明した。このためin vitroにおける気道上皮細胞培養系を確立し、これに対し炎症性サイトカイン刺激やウイルス感染モデルであるdsRNA刺激を行い新たな生理活性物質の産生などにつき検討した.この結果培養上皮細胞を用いてC-CchemokineであるRANTESが誘導され、TNF-α、IL-β、INF-γによりその発現が誘導された。さらに気道上皮における1L-8、RANTESの発現はステロイドで抑制された。気道上皮細胞を培養しdsRNA刺激を実施し、上清中のサイトカインのIL-8、ANTES濃度はdsRNA刺激後IL-17fの発現が確認された。このため気道炎症にIL-17fの関与が考えられた。永井らはPBS投与群とウイルス感染モデルであるPolyI:PolyC投与群を比較した。投与6時間後において、用量依存的に総白血球数ならびに好中球数の有意な増加が観察された。また、24時間後においては、総白血球数および好中球数のさらなる増加に加え、リンパ球数の有意な増加も観察された。この際BAL液中では、PolyI:PolyCの用量に依存してTNF-a産生が観察されたが、6時間に比し24時間後では低下が観察された。また、肺組織におけるtypeIIFNの発現を検討した結果、IFN-aならびにIFN-bともに用量依存的な発現充進が観察されたが、いずれも6時閻に比し24時問後では低下が観察された。次いで、Polyl:PolyCによって明らかに好中球あるいはリンパ球の増加が観察された用量を用いて経時的な検討を行った結果、好中球数は投与6時問以降にピ一クとなった。今後、上述のダニ抗原誘発アレルギー惟気道炎症モデルと組み合わせることにより、ウイルス感染のアレルギー性気道炎症に及ぼす影響を詳細に検討することが可能と思われる。

D.考察
気道感染と気管支喘息の関係について病原体の種類の差による違い、特にウイルス感染と細菌感染の違いについて、また、気管支喘息として発症した個体の増悪因子となり得るかどうかについてと発症前の個体の発症因子となり得るかについて分けて考える必要がある。
小児喘息にRSVの感染は発作を重症化する報告が多いが、特に国立相模原病院の喘息入院患者の内、平成14年度86%が、また、平成15年度で48%がライノウイルス感染が関与していたことが示され、小児の気管支喘恩の背景に、RSウイルスと、ライノウイルスの感染が大きな役割を演じていることが明らかになった。同様の研究を勝沼らも行い、また、同時にRSVやライノウイルスの感染が起こっている例があり、他の施設からも報告された。一年中を通してのウイルス検索では、色々なウイルスが喘息発作に関与していることもはっきりした。田島らペアー血清で検討しRSウイルスは16.8%、肺炎マイコプラズマ11.5%、アデノウイルス11.5%、パラインフルエンザ1型3.8%、パラインフルエンザ2型3.1%、パラインフルエンザ3型3.8%、インフルヱンザウイルス0%、肺炎クラミジア0%に認めている。更に、小田島らはRSウイルスは非流行期の喘息発作の誘因としても重要であることが見いだした。椿らは39名の患児(152検体)から、RSウイルスとライノウイルスにしぼって検出を行った。その結果、ライノウイルスは、9月・10月・12月に2例ずつ、11月に4例検出された。また、RSウイルスは10月・11月に1例ずつ検出された。発作があることと、発熱があることと鼻咽腔ぬぐい液中のウイルス(RSウイノレスまたはライノウイルス)PCR陽性であることの問には相関が認められた。
多屋らは最近発見された小児期に感染し呼吸器症を発現するヒトメタニューモウイルス(hMPV)を6例の検体より検出を試みたが全例、陰性で、2例にインフルエンザウイルスが検出できた。hMPVの気管支喘息に及ぽす影響については今後の検討課題となった。
成人気管支喘息に関しても、秋山らはアトビー型9例・非アトビー型9例の気管支生検で樹状細胞の抗体であるS-100、CDllc、CD83、CD123について検討し、気管支喘息患者からは粘膜固有層、血管周囲、筋組織に形態的に樹状細胞が認められ、アトビー型、非アトビー型双方にあり両者に差がなかった。全身ステロイド治療後にも認められ、S-100陽性細胞は非喘息患者と差がなかったと報告した。また、工藤らの報告で、鼻腔拭い液からのウイルス検出を外来通院中の喘息患者20名で行い、そのうち7例(35%)でウイルスが検出された。内訳は、ライノ1例、RS2例、インフルエンザA4例〔うち1例はRSも検出)、B2例(うち1例はRSも検出)であった。ウイルス感染の前後で呼吸機能検査を行った6例については、そのうち3例で軽度のビークフローの低下を認めた。しかし、回復後の呼吸機能を検討すると、ウイルス感染の結果として中枢、末梢ともに気道閉塞の程度が増強したという傾向はみられなかったと報告している。佐野らは入院を要する気管支喘息発作の誘因として、急性上気道炎が20%以上を占め、さらに、下気道症状合併例も含めると42%に達していたと報告し、一昨年からの2シーズン(2002年12月〜2003年3月、2003年12月〜2004年3月)において、インフルエンザを疑わせる急激な発熱と気道感染症状を訴えて当科外来を受診した気管支喘息患者のうち86名でインフルエンザ抗原をチェックした。インフルエンザ抗原陽性であった46名(A:37名、B:3名 A+B:6名、平均体温38.7士0.7℃)のうち、18名(39.1%〉に喘息症状の増悪が認められ、うち1名は入院を要する重篤発作であった。一方、インフルエンザ抗原が陰性であった40名(平均体温38.3±0.8℃)では喘息症状の増悪は21名(52.5%)に見られ、入院を要する重篤発作は1名であった。類似した気道感染徴候を呈した気管支喘息患者のうち、インフルエンザウイルス抗原陽性例と陰性例で喘息発作の増悪頻度に有意な差はなかったと報告している。
基礎面からは、気道上皮細胞にインフルエンザを曝露して細胞内変化と、eotaxin、RANTES等の遊離ケモカインはアレルギー炎症の病態形成に非常に重要な物質であることが判明した。気道炎症にIL-17ネットワークの中のIL-17fの関与が考えられた。喘息マウスに対して、対照のPBS投与群に比しウイルス感染モデルでPolyI:PolyC投与群では、投与6時間後において、用量依存的に総白血球数ならびに好中球数の有意な増加が観察された。また、24時間後においては、総白血球数および好中球数のさらなる増加に加え、リンバ球数の有意な増加も観察された。この際BAL液中では、Polyl:PolyCの用量に依存してTNF-a産生が観察された。

E.結論
小児の喘息発作の誘因にRSウイルスが比較的重症発作を惹起し、年齢が高い喘息児にも発作誘因の原因となることが判った。更に興味あることはRSウイノレス感染よりもライノウイルス感染が高頻度で気管支喘息発作を誘発することが判明し、ウイルス感染後の細菌感染も気道の過敏性を遷延化させていることが考えられた。基礎面での問題点はインフノレエンザの喘息悪化にRANTESなどのサイトカイン、ケモカインの産生が関与していることが判明した。すなわち感冒罹患により生体内でサイトカイン、ケモカインの産生増加が誘導され気道におけるアレルギー性炎症の増悪へと結びつくことが想定された。

F.健康危険情報
なし

G.研究発表
1.論文発表
なし
2.学会発表
斉藤多賀子、小田島安平、今井孝成、三浦克志、 北林耐、飯倉洋治:年長児におけるRSウイルス感染症:第39回日木小児アレルギー学会、11月1日〜2日。岩手県民会館(盛岡)会長赤坂徹。

H.知的財産権の出願・登録状況
1.特許取得
なし
2.実用新案登録
なし


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