若齢豚に大腸菌由来のLPS(0.0001〜2mg/kg)を静脈内投与した結果、臨床的に末梢血白血球の一過性の減少、発熱、嘔吐、起立困難及び死亡が用量依存性に観察された。病理組織学的には、致死量あるいはそれに近い量を投与した豚で、投与1日後に胃の充鬱血・出血、肝壊死、血栓形成及び胸腺やリンパ節でのリンパ球のアポトーシスが認められた。また、血中の内毒素、腫瘍壊死因子(TNF-)及び副腎皮質ホルモンがほぼ用量依存性に検出された。

　以上のように、従来報告されてきた豚に対するLPSの作用に加え、リンパ器官でのアポトーシスが初めて明らかにされ、内毒素を含むワクチンによって免疫抑制が誘導される可能性が示された。また、豚に対するLPSの作用の指標として、血中TNF-や副腎皮質ホルモンの動態が重要であることが示された。

　LPS感受性(C3H/HeN)及び抵抗性(C3H/HeJ)マウスに大腸菌由来のLPSを静脈内投与したところ、豚と同様の病理学的変化が観察され、特に投与1日後に胸腺、リンパ節及び脾臓でアポトーシスによるリンパ球死が顕著に認められた。血中TNF-及び副腎皮質ホルモンは、感受性マウスで高い値を示した。また、血中副腎皮質ホルモンの推移は、リンパ球アポトーシスの発現と一致していた。

　以上のように、LPS感受性マウスで豚と同様の病理学的及び病態生理学的変化が認められたことから、LPS感受性マウスが豚に対するLPSの作用を解析するモデルとして有用であることが示された。

　豚に大腸菌由来のLPS(0.5mg/kg)を筋肉内投与したところ、組織学的に胸腺皮質の菲薄化が、また、フローサイトメトリーによってCD4⁺CD8⁺細胞を主体とする胸腺細胞の減少が、それぞれ投与後7日目においても顕著に観察された。

　マウスモデルでのフローサイトメトリーによる経時的解析の結果、胸腺ではLPS投与2日後にCD4⁺CD8⁺細胞を主体とする胸腺細胞の減少が認められ、5日目にCD4⁺CD8⁺細胞がほとんど消失した後、投与21日後に対照群と同様の細胞数及びFACSパターンに回復した。脾臓や末梢血でも投与後2日目にTリンパ球の減少が認められた。さらに動物用診断薬である精製鳥型ツベルクリンを用いた遅延型過敏症反応によって細胞性免疫能を検討したところ、LPS投与後2日月に免疫能の低下が認められた。ついで、LPSの複数回投与の影響を検討した。初回投与後14日目に2回目投与を行ったところ、2回目投与後2日目の胸腺細胞やT細胞の減少さらに細胞性免疫能の低下は、初回投与後2日目のそれと比べて有意に緩和された。

　以上のように、LPSによって細胞性免疫能が抑制されることが確認され、その一因として全身性のT細胞減少が考えられた。一方、LPSの反復投与によって細胞性免疫能の抑制が緩和されることも示された。このことは、家畜の内毒素への暴露歴の違い(グラム陰性菌感染歴の有無等)によって、LPSの免疫系に及ぼす作用の強さが変化する可能性を示唆している。

　若齢豚に、大腸菌LPSを生理食塩水、アルミニウムアジュバント及びオイルアジュバントに添加して筋肉内投与したところ、両アジュバント群で白血球減少や震えといった臨床症状が軽減された。また、アジュバント群では、生理食塩水群と比較して、血中TNF-及び副腎皮質ホルモンが明らかに低い値を示した。さらに、アジュバント群では血中内毒素値が生理食塩水群と比べて低く、それにも拘らず長時間検出された。また、アルミニウムアジュバントはLPSのマウス致死活性及びリムルス活性を顕著に抑制した。

　以上のように、アジュバント添加によってLPSに対する全身性反応が緩和され、特にアルミニウムは直接的にLPSの活性を抑制することが明らかにされた。また、LPSの生体に対する作用の指標として、血中TNF-及び副腎皮質ホルモンが有用であることが示唆された。

　以上、本研究の結果、(1)豚に対するLPSの作用として、従来報告されてきたもののほかに、リンパ器官でのアポトーシスが初めて明らかにされた。(2)豚に対するLPSの作用の指標として、血中TNF-及び副腎皮質ホルモンの動態が重要であることが示された。(3)LPS感受性マウスは豚と同様の病理学的及び病態生理学的変化を示すことから、豚に対するLPSの作用を解析するモデルとして有用であることが示された。(4)LPS感受性マウスを用いてLPSの免疫系への影響を検討したところ、LPSが細胞性免疫抑制を誘導することが確認され、その一因として全身性のT細胞の減少が考えられた。また、生体のLPSへの暴露歴の違いによって、LPSの免疫系への影響が変化する可能性が示唆された。(5)アルミニウム及びオイルアジュバントの添加によって、LPSに対する全身性反応は軽減されることが示された。このように、本研究では、豚に対する細菌性内毒素の生物活性について新たな面を明らかにし、グラム陰性菌ワクチンの安全性評価のための基礎となる重要な知見を得ることができた。