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Cryopreserved allogenic fibroblast sheets : development of a promising treatment for refractory skin ulcers

本研究の目的は、皮膚潰瘍モデルマウスにおいて、凍結保存した他家線維芽細胞シートの治療効果を検討することである。他家細胞シートの凍結保存が可能であれば、様々な疾患への応用が可能であり、大幅なコストダウンによる再生医療の普及に貢献できると考えられる。本研究では、3Dフリーザーを用いて線維芽細胞シートの凍結を行った。凍結融解した線維芽細胞シートは、非凍結線維芽細胞シートと比較して、細胞生存率は約80であり、vascularendothelial growth factor VEGF ）、hepatocyte growth factor HGF）、stromalderived factor 1α SDF1αの培養上清中の濃度が50％以上で、transforminggrowth factor β1 TGFβ1の分泌能は同等であった。皮膚潰瘍モデルマウスにおいて、非凍結線維芽細胞シート群と凍結融解した線維芽細胞シート群の間で、自家細胞、他家細胞のどちらも創傷治癒率に差はなかった。また、血管新生の程度も同等であった。治癒組織におけるCD3陽性細胞数は、自家線維芽細胞シート群と比較して他家線維芽細胞シート群で多く見られた。しかし、病理組織学的には、凍結融解した他家線維芽細胞シート群の線維化、新生血管密度、創傷治癒速度は、非凍結他家線維芽細胞シート群に比べて凍結融解した自家線維芽細胞シート群に類似していた。これらの結果から、凍結融解した他家線維芽細胞シートが難治性皮膚潰瘍に対する有望な治療オプションとなる可能性が示唆された。

Creators : 池創一

Autocrine TNF-alpha increases penetration of MAG antibodies across the blood-nerve barrier in anti-MAG neuropathy

ミエリン関連糖蛋白 (myelin-associated glycoprotein: MAG) は，神経組織の髄鞘に局在する膜貫通糖蛋白であり，MAGに対するIgM型自己抗体 (MAG抗体) を有する患者では脱髄性末梢神経障害をきたす．末梢神経には血液神経関門 (blood-nerve barrier: BNB) があるために，通常は免疫グロブリンなどの大きな分子が神経内に侵入することはできない．しかし，MAGニューロパチー患者から採取した腓腹神経内有髄神経線維の髄鞘にはMAG抗体が沈着しており，MAG抗体はBNBを通過していることが想定される．MAG抗体のBNB通過機序を明らかにすることを目的に，MAGニューロパチー患者血清，ヒトBNB構成内皮細胞株と周皮細胞株，MAGニューロパチー患者から採取した腓腹神経検体を用いて解析を行った．MAGニューロパチー患者血清を作用させた内皮細胞に対して，全RNAトランスクリプトーム解析と免疫染色を用いたハイコンテントイメージング解析を行い，NF-κBの活性化とTNF-αの発現増加を確認した．次に内皮細胞と周皮細胞を共培養したBNB in vitroモデルで透過性を解析した． MAGニューロパチー患者血清を作用させた結果，10 kDaデキストランやIgGの透過性を変化させることなく，IgMやMAG抗体の透過性を亢進させ，TNF-αの中和抗体を添加することでIgMやMAG抗体の透過性は抑制された．電子顕微鏡による観察ではMAGニューロパチー患者の腓腹神経内でBNBを構成する微小血管の密着結合は保たれており，内皮細胞内に多数の小胞が確認された．MAGニューロパチー患者では，MAG抗体はBNB構成内皮細胞の自己分泌TNF-αの増加を介して内皮細胞質内をトランスサイトーシスの機序により通過していることが示唆された．TNF-α阻害薬は既存の薬剤であり，本研究結果から，TNF-α阻害薬によるMAGニューロパチー患者への新たな治療戦略が期待される．

Creators : 佐藤亮太

Endoplasmic reticulum stress promotes nuclear translocation of calmodulin, which activates phenotypic switching of vascular smooth muscle cells

小胞体ストレスの増加は、動脈硬化において血管平滑筋培養細胞（VSMCs）の形質転換（分化→脱分化）と強く関連している。小胞体のCa2+貯蔵量減少は、VSMCs における小胞体ストレスの増加の主要な原因の一つである。リアノジン受容体（RyR）は筋小胞体膜上に存在する主要なCa2+放出チャネルである。正常細胞の安静状態ではカルモジュリン（CaM）はRyR と結合し、RyR を閉鎖した状態で安定化させている。CaM とRyR の結合が減弱すると、RyR から異常なCa2+漏出が起こり、Ca2+貯蔵量が減少し、小胞体ストレスが増加する原因となり得る。そこで我々は、マウスのVSMCs を用いてRyR に結合しているCa（CaM-RyR）が小胞体ストレスにより引き起こされるVSMCs の形質転換に重要な役割を果たしているか否か、また、CaM-RyR の結合親和性を高める作用を有するダントロレン（DAN）がVSMCs の形質転換に影響を与えるか否かを評価した。小胞体ストレスによりCaM がRyR から解離し、核内へ移行することにより、MEF2 とKLF5 の核内での発現量が増加し、このMEF2-KLF5 のシグナル伝達経路が活性化することでVSMCs が形質転換(分化→脱分化)し、増殖能や遊走能を有するようになり動脈硬化巣の形成や不安定化につながるという新たな知見を得ることができた。さらにCaM-RyR の結合親和性を高めるDAN は、RyR チャネルを安定化させ、異常なCa2+漏出を抑制し、小胞体内のCa2+貯蔵量を保持することで小胞体ストレスの増加を抑制し、さらにCaM の核内への移行を制御することで、MEF2-KLF5 経路の活性化を抑制し、その結果としてVSMCs の形質転換を抑制することが示され、動脈硬化巣の進展化、不安定化に対する全く新しい治療戦略となり得る可能性があることが示唆された。

Creators : 内田智之

Histological characteristics of matrix metalloproteinase-9 and tissue inhibitor of metalloproteinases-1 in asthmatic murine model during A(H1N1)pdm09 infection.

Pandemic influenza virus A(H1N1)pdm09 infection occurred in healthy children and young adults, but asthmatic patients presented more rapid progression of respiratory distress and plastic bronchitis. To investigate the pathogenesis of worsening respiratory symptoms after A(H1N1)pdm09 infection, we focused on matrix metalloproteinase‐9 (MMP‐9) and tissue inhibitor of metalloproteinases‐1 (TIMP‐1). MMP‐9 and TIMP‐1 levels in bronchoalveolar lavage fluid and serum from mice with and without asthma were evaluated after A(H1N1)pdm09 or seasonal A(H1N1) infection. MMP‐9 levels were more elevated in Asthma/A(H1N1)pdm09‐infected mice than in non‐Asthma/A(H1N1)pdm09‐infected mice on both 3 and 7 days post‐infection. Immunohistochemical findings in this pneumonia model showed that MMP‐9 and TIMP‐1 positive cells were observed in blood vessels and bronchus of lung tissue in severe pathological findings of pneumonia with asthma. Microscopically, shedding cells and secretions were conspicuous in the trachea on days 3 and 7 postinfection, in the A(H1N1)pdm09‐infected mice with asthma. Our results suggest that MMP‐9 and TIMP‐1 expressions are related to severe pneumonia in the A(H1N1)pdm09 infection with asthma, leading to cause epithelial cell shedding.

Creators : 木村献

Dantrolene, a RyR2 stabilizer, restores impaired diastolic function in the pressure-verloaded hypertrophied heart

Medical Science & Innovation Volume 70 Issue 1-2

To investigate whether dantrolene (DAN), cardiac ryanodine receptor (RyR2) stabilizer, improves impaired diastolic function in an early pressure-overloaded hypertrophied heart, pressure-overload hypertrophy was induced by transverse aortic constriction (TAC) in mice. Wild-type (WT) mice were divided into four groups: sham-operated mice (Sham), sham-operated mice treated with DAN (DAN+Sham), TAC mice (TAC), and TAC mice treated with DAN (DAN+TAC). The mice were then followed up for 2 weeks. Left ventricular (LV) hypertrophy was induced in TAC, but not DAN+TAC mice, 2 weeks after TAC. There were no differences in LV fractional shortening among the four groups. Catheter tip micromanometer showed that the time constant of LV pressure decay, an index of diastolic function, was significantly prolonged in TAC but not in DAN+TAC mice. Diastolic function was significantly impaired in TAC, but not in DAN+TAC mice as determined by cell shortening and Ca^{2+} transients. An increase in diastolic Ca^{2+} leakage and a decrease in calmodulin (CaM) binding affinity to RyR2 were observed in TAC mice, while diastolic Ca^{2+} leakage improved in DAN+TAC mice. Thus, DAN prevented the progression of hypertrophy and improved the impairment of LV relaxation by inhibiting diastolic Ca^{2+} leakage through RyR2 and the dissociation of CaM from RyR2.

An invited review following the Soujinkai Award : ryanodine receptor bound calmodulin is essential to protect against catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia

Medical Science & Innovation Volume 70 Issue 1-2

Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) is caused by a single point mutation in the cardiac type 2 ryanodine receptor (RyR2). Using knock-in mouse (KI) model (R2474S/+), we previously reported that a single point mutation within the RyR2 sensitized the channel to agonists, primarily mediated by defective inter-domain interaction within the RyR2 and subsequent dissociation of calmodulin (CaM) from the RyR2. Here, we examined whether CPVT can be genetically rescued by enhancing the binding affinity of CaM to the RyR2. We first determined whether there was a possible amino-acid substitution within the CaM-binding domain in the RyR2 (3584-3603) that can enhance its binding affinity to CaM, and found that V3599K substitution showed the highest binding affinity of CaM to CaM-binding domain. Hence, we generated a heterozygous KI mouse model (V3599K/+) with a single amino acid substitution in the CaM-binding domain of the RyR2, and crossbred it with the heterozygous CPVT –associated R2474S/+ KI mouse to obtain a double heterozygous R2474S/V3599K KI mouse model. The CPVT phenotypes, bidirectional or polymorphic ventricular tachycardia, were inhibited in the R2474S/V3599K mice. Thus, enhancement of the CaM binding affinity of the RyR2 is essential to prevent CPVT-associated arrhythmogenesis.

Creators : Nakamura Yoshihide | Yamamoto Takeshi | Kobayashi Shigeki | Yano Masafumi Publishers : Yamaguchi University School of Medicine Date Issued : 2023-06

Sources and methods of Taijun Takeda’s Shifting Sands