本課題は、非ウイルス性肝炎や非アルコール性脂肪肝炎など、新規治療法が期待される肝炎に対し、肝マクロファージと水チャネル蛋白であるアクアポリン３（AQP3）に着目し、新たな治療戦略の提案を目標とした。具体的には、
①　肝炎発症過程における、肝マクロファージの活性化制御メカニズムと病態発症への関与を明らかにすること、
②　肝マクロファージに発現するAQP3が、活性酸素の１つであるH2O2の輸送を介して肝障害発症に関与する可能性を検討すること、
③　AQP3の機能阻害による肝線維化・肝炎の治療戦略を検証すること、
を目的とした。
研究計画初年の2019年度には、AQP3欠損マウスを用いた肝線維化・肝炎モデル実験により、マクロファージに発現するAQP3が、急性・慢性の肝障害発症に重要な因子であることを明らかにした。AQP3欠損マウスは、野生型マウスと比較して、急性の肝障害、および慢性の肝線維化・肝炎発症が抑制されていた。肝マクロファージでのAQP3が、マクロファージ自身の活性化と、肝臓でおこる急性（初期）の炎症惹起に関与していた。肝炎発症過程でおこる肝星細胞の活性化と肝線維化には、肝実質での酸化ストレスの増加が一部関与しており、活性化マクロファージがこれを調節する要因の１つであることを明らかにした。肝マクロファージに発現するAQP3が、活性酸素の主要成分であるH2O2の輸送を調節することで、酸化ストレスや肝星細胞の活性化制御と肝線維化に貢献していることを確認した。
またAQP3の機能阻害ツールとして、AQP3モノクローナル抗体を新たに樹立した。これまでに、本抗体がマウスおよびヒト細胞に発現するAQP3に高い結合活性を有すことを確認できている。今後、この抗体によるAQP3機能阻害活性とそのメカニズムを調べる。さらにマウス肝炎モデルを用い、肝炎発症への本抗体による抑制効果を検証していく予定である。
Aquaporin 3 (AQP3), a plasma membrane water and hydrogen peroxide (H2O2)-conducting channel protein, has been implicated in various cellular functions. The present study aimed to assess the role of AQP3-mediated H2O2 transport in hepatic macrophages and determine whether AQP3 inhibition is a possible therapeutic approach in liver injury.
CCl4-induced acute liver injury was suppressed in AQP3 knockout (AQP3−/−) mice, with reduced inflammatory cytokine TNF-α production and less oxidative stress, resulting in impaired chronic liver fibrosis. We found that H2O2 transported via AQP3 was involved in nuclear factor-κB (NF-κB) cell signaling among naive macrophages, resulting in activation. Activated macrophages harboring high intercellular H2O2 levels induced hepatic inflammation, oxidative stress, and hepatic stellate cell (HSC) activation during early liver injury via partially AQP3-dependent H2O2 transport. Furthermore, we found that a newly developed anti-AQP3 monoclonal antibody prevented both acute and chronic liver injury, with inhibition of H2O2 transport and macrophage activation.
Our findings indicate that AQP3-mediated H2O2 transport in hepatic macrophages is required for the development of liver injury and fibrosis. Additionally, our findings suggest that AQP3 plays a novel role in the pathogenesis of liver injury and that AQP3 inhibition is a potential therapeutic approach for liver failure.