酸素不足が遺伝子を変化させ、疾患リスクを増大(Oxygen loss raises disease risk by altering genes)

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2025-10-28 エディンバラ大学

エディンバラ大学の研究チームは、酸素濃度の低下(低酸素状態)が免疫系に及ぼす長期的影響を遺伝子レベルで解明した。研究によると、低酸素環境にさらされた免疫細胞、特に好中球とそれを産生する骨髄前駆細胞では、DNAを巻き取るヒストンの一部が切断される「ヒストン・クリッピング」と呼ばれる現象が起こり、遺伝子のオン・オフ制御が恒常的に変化する。この変化は酸素供給が正常に戻っても持続し、免疫細胞の殺菌機能や炎症応答が低下することが確認された。これにより、重症肺疾患や慢性低酸素状態を経験した患者が、その後も感染症にかかりやすくなる理由の一端が説明できる可能性があるという。研究チームは、酸素欠乏がエピジェネティックな記憶として残ることを明らかにし、今後はこの変化を可逆的に修復する新たな治療標的の探索を進めている。本成果は、免疫学・遺伝学・臨床医学を横断する重要な知見として注目されている。

<関連情報>

低酸素症は好中球前駆細胞におけるヒストンクリッピングとH3K4me3の喪失を誘発し、好中球免疫の長期的な障害をもたらす Hypoxia induces histone clipping and H3K4me3 loss in neutrophil progenitors resulting in long-term impairment of neutrophil immunity

Manuel A. Sanchez-Garcia,Pranvera Sadiku,Brian M. Ortmann,Niek Wit,Yutaka Negishi,Patricia Coelho,Ailiang Zhang,Chinmayi Pednekar,Andrew J. M. Howden,David M. Griffith,Rachel Seear,Jessica D. Kindrick,Janine Mengede,George Cooper,Tyler Morrison,Emily R. Watts,Benjamin T. Shimeld,Leila Reyes,Ananda S. Mirchandani,Simone Arienti,Xiang Xu,Alexander Thomson,Alejandro J. Brenes,Helena A. Turton,the PHOSP-COVID Study Collaborative Group,… Sarah R. Walmsley
Nature Immunology  Published:28 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41590-025-02301-9

酸素不足が遺伝子を変化させ、疾患リスクを増大(Oxygen loss raises disease risk by altering genes)

Abstract

The long-term impact of systemic hypoxia resulting from acute respiratory distress syndrome (ARDS) on the function of short-lived innate immune cells is unclear. We show that patients 3–6 months after recovering from ARDS have persistently impaired circulating neutrophil effector functions and an increased susceptibility to secondary infections. These defects are linked to a widespread loss of the activating histone mark H3K4me3 in genes that are crucial for neutrophil activities. By studying healthy volunteers exposed to altitude-induced hypoxemia, we demonstrate that oxygen deprivation alone causes this long-term neutrophil reprogramming. Mechanistically, mouse models of systemic hypoxia reveal that persistent loss of H3K4me3 originates in proNeu and preNeu progenitors within the bone marrow and is linked to N-terminal histone 3 clipping, which removes the lysine residue for methylation. Thus, we present new evidence that systemic hypoxia initiates a sustained maladaptive reprogramming of neutrophil immunity by triggering histone 3 clipping and H3K4me3 loss in neutrophil progenitors.

医療・健康
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