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Apelin/APJ signaling suppresses the pressure ulcer formation in cutaneous ischemia-reperfusion injury mouse model

山﨑, 咲保里 ヤマザキ, サホリ Yamazaki, Sahori 群馬大学

2021.03.23

概要

褥瘡は高齢者や体動困難な患者にしばしば生じる皮膚疾患である。褥瘡の病態は外力と虚血により生じると考えられているが、近年褥瘡の発生機序において虚血再灌流障害も重要であることが明らかになってきた。虚血再灌流障害とは、一度虚血に至った組織に血液が再灌流することにより生じる細胞障害である。低酸素組織へ血液が再灌流すると、血栓や毛細血管狭窄などの有害事象が生じ、血管障害、炎症細胞浸潤、炎症性サイトカインの産生を引き起こして細胞のアポトーシスと組織の壊死に至る。虚血再灌流障害は脳、心臓、腎臓などにおいても梗塞などの様々な疾患を生じうる。

アペリンはG蛋白共役型受容体（GPCR）であるAPJのリガンドであり、血管内皮細胞、線維芽細胞、脂肪細胞などから産生される。アペリン/APJシグナルは循環動態の調整、血管新生、脂肪細胞機能 などの様々な機能に関わっている。APJは広く発現しているが、特に血管内皮細胞、血管平滑筋細 胞に多く発現している。近年の報告ではアペリン/APJシグナルが酸化ストレスを抑制し、腎臓・心 臓・脳の虚血再灌流障害によって生じる組織損傷を防ぐことが示されている。そこで、本研究では 褥瘡形成における虚血再灌流障害に対するアペリン/APJシグナルの役割や制御機構について検討した。

まず、マウスの背部を12時間マグネットで圧迫後、解除することによって皮膚虚血再還流障害 を誘導する褥瘡モデルマウスを用いて、アペリン量の変化を検討した。ｍRNAレベルのアペリン 量は虚血再灌流後4時間まで増加し、4-12時間後は一旦減少した後、1-3日後まで徐々に増加した。組織の免疫染色では真皮内のCD31陽性の血管内皮細胞周囲でアペリンが増加した。アペリンは皮 膚虚血再灌流による低酸素により増加し、主に血管内皮細胞より分泌されることが示された。

次にアペリンの効果を検討するため、褥瘡モデルマウスの虚血部位にアペリンを皮下投与したところ、褥瘡による皮膚潰瘍の形成が抑制された。虚血部位の皮膚組織を採取し、免疫染色を用いて血管とペリサイトについて検討した。虚血再灌流障害によって血管やペリサイトは減少したが、アペリンを投与するとその減少が抑制された。また、低酸素領域、アポトーシス細胞数は虚血再灌流によって増加するが、アペリンを投与するといずれも減少した。これらの結果により、アペリンの皮下投与は、虚血再灌流障害による組織の血管障害、低酸素を改善し、アポトーシスを抑制することが示唆された。また、アペリン投与によってMPO陽性好中球、CD68陽性マクロファージ、CD3陽性Tcellは虚血再灌流後1日で有意に抑制され、マクロファージとTcellの浸潤のPe akが遅延することが明らかになった。TNFα、IL-6は両群で有意差はなく、IL-10、bFGF、TGF-β については虚血再灌流後1-4日でアペリン群において増加していた。アペリン投与が褥瘡の初期課程で炎症細胞浸潤を抑制し、種々の成長因子やサイトカイン産生を変化させる可能性が示された。

続いて、アペリンの酸化ストレスに対する作用を検討した。まず、酸化ストレス可視化マウス（OKD48トランスジェニックマウス）を用いて生体内での酸化ストレスについて検討したところ、虚血部位では強い酸化ストレスが生じて強く発光するが、アペリンの投与によって発光は有意に 減弱した。また、酸化ストレスによって誘導される因子であるNrf2, Trx2, HO-1の組織における ｍRNA発現量は虚血再灌流によって上昇し、アペリン投与で有意に減少した。次にアペリンの細 胞に対する直接的作用を検討するために、血管内皮細胞や線維芽細胞を用いて、H2O2刺激による 細胞のROS産生やアポトーシス量を検討した。刺激を行うとROSが増加するが、アペリンを投与す ると有意に抑制された。フローサイトメトリーにより検討したところ、H2O2刺激でアポトーシス およびネクローシスは著明に増加するものの、アペリンを投与するとその割合が減少した。これ らの結果より、in vivo、in vitroで、アペリンが虚血再還流障害による酸化ストレス障害、そ れによるアポトーシスを間接的・直接的に抑制する可能性が示唆された。

更により高い治療効果を発揮する可能性のある創薬開発を目指し、アペリン/APJシグナルを活 性化させる物質として、APJのバイアス型アゴニストであるMM07に着目した。バイアス型アゴニ ストは、GPCRの細胞内取り込みを促進させるβアレスチンには応答せずに、シグナルを伝えるた め、APJに結合しても細胞内に取り込まれずに、持続してAPJシグナルを活性化させることができ、より強力な効果を発揮することが知られている。アペリンとMM07はヒトへの投与実験で局所の循 環血液量を増加させることが示されており、その効果と安全性が実証されている。アペリンと同 様に褥瘡モデルマウスへMM07投与を行ったところ創傷面積が有意に縮小した。MM07はアペリンの 1/10量でもより高い効果を示しており、アペリンより強い潰瘍形成抑制効果を有する可能性が示 唆された。

今回の検討により、アペリンやAPJアゴニストであるMM07による皮膚虚血再灌流障害の制御が示され、急性期褥瘡を発見した時点でこれらを投与することで、酸化ストレス障害、血管障害、アポトーシスなどが抑制され、潰瘍形成の抑制につながることが示唆された。

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参考文献

1. Salcido, R. et al. Histopathology of pressure ulcers as a result of sequential computer-controlled pressure sessions in a fuzzy rat model. Advances in wound care: the journal for prevention and healing 7, 23–4, 26, 28 passim (1994).

2. Peirce, S. M., Skalak, T. C. & Rodeheaver, G. T. Ischemia-reperfusion injury in chronic pressure ulcer formation: a skin model in the rat. Wound repair and regeneration: official publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society 8, 68–76 (2000).

3. Stadler, I., Zhang, R. Y., Oskoui, P., Whittaker, M. S. & Lanzafame, R. J. Development of a simple, noninvasive, clinically relevant model of pressure ulcers in the mouse. Journal of Investigative Surgery 17, 221–227 (2004).

4. Pretto, E. A. Reperfusion injury of the liver. Transplantation proceedings 23, 1912–4 (1991).

5. Woolfson, R. G., Millar, C. G. & Neild, G. H. Ischaemia and reperfusion injury in the kidney: current status and future direction. Nephrology, dialysis, transplantation: official publication of the European Dialysis and Transplant Association - European Renal Association 9, 1529–31 (1994).

6. Carroll, W. R. & Esclamado, R. M. Ischemia/reperfusion injury in microvascular surgery. Head & neck 22, 700–13 (2000).

7. Kasuya, A., Sakabe, J. I. & Tokura, Y. Potential application of in vivo imaging of impaired lymphatic duct to evaluate the severity of pressure ulcer in mouse model. Scientific Reports 4, 4173 (2014).

8. Tatemoto, K. et al. Isolation and characterization of a novel endogenous peptide ligand for the human APJ receptor. Biochemical and Biophysical Research Communications 251, 471–476 (1998).

9. Lee, D. L. et al. Characterization of apelin, the ligand for the APJ receptor. Journal of Neurochemistry 74, 34–41 (2000).

10. Berry, M. F. et al. Apelin has in vivo inotropic effects on normal and failing hearts. Circulation 110, 187–193 (2004).

11. Kidoya, H. & Takakura, N. Biology of the apelin-APJ axis in vascular formation. Journal of Biochemistry 152, 125–131 (2012).

12. Kidoya, H. et al. APJ Regulates Parallel Alignment of Arteries and Veins in the Skin. Developmental Cell 33, 247–259 (2015).

13. Boucher, J. et al. Apelin, a newly identified adipokine up-regulated by insulin and obesity. Endocrinology 146, 1764–1771 (2005).

14. Day, R. T., Cavaglieri, R. C. & Feliers, D. Apelin retards the progression of diabetic nephropathy. American Journal of Physiology- Renal Physiology 304, F788–F800 (2013).

15. Nishida, M. et al. The Role of Apelin on the Alleviative Effect of Angiotensin Receptor Blocker in Unilateral Ureteral Obstruction- Induced Renal Fibrosis. Nephron Extra 2, 39–47 (2012).

16. Bircan, B., Çakır, M., Kırbağ, S. & Gül, H. F. Effect of apelin hormone on renal ischemia/reperfusion induced oxidative damage in rats. Renal Failure 38, 1122–1128 (2016).

17. Zeng, X. J. et al. Apelin protects heart against ischemia/reperfusion injury in rat. Peptides 30, 1144–1152 (2009).

18. Yang, Y. et al. Apelin-13 protects the brain against ischemia/reperfusion injury through activating PI3K/Akt and ERK1/2 signaling pathways. Neuroscience Letters 568, 44–49 (2014).

19. Saito, Y. et al. The loss of MCP-1 attenuates cutaneous ischemia-reperfusion injury in a mouse model of pressure ulcer. Journal of Investigative Dermatology 128, 1838–1851 (2008).

20. Motegi, S. et al. Protective effect of mesenchymal stem cells on the pressure ulcer formation by the regulation of oxidative and endoplasmic reticulum stress. Scientific Reports 7, 17186 (2017).

21. Sendoel, A. & Hengartner, M. O. Apoptotic Cell Death Under Hypoxia. Physiology 29, 168–176 (2014).

22. Uchiyama, A. et al. Protective Effect of MFG-E8 after Cutaneous Ischemia-Reperfusion Injury. Journal of Investigative Dermatology 135, 1157–1165 (2015).

23. Uchiyama, A. et al. Topical betamethasone butyrate propionate exacerbates pressure ulcers after cutaneous ischemia–reperfusion injury. Experimental Dermatology 25, 678–683 (2016).

24. Oikawa, D., Akai, R., Tokuda, M. & Iwawaki, T. A transgenic mouse model for monitoring oxidative stress. Scientific Reports 2, 229 (2012).

25. Takahashi, S. et al. An Nrf2/Small Maf Heterodimer Mediates the Induction of Phase II Detoxifying Enzyme Genes through Antioxidant Response Elements. Biochemical and Biophysical Research Communications 236, 313–322 (2002).

26. Sekiguchi, A. et al. Botulinum toxin B suppresses the pressure ulcer formation in cutaneous ischemia-reperfusion injury mouse model: Possible regulation of oxidative and endoplasmic reticulum stress. Journal of Dermatological Science 90, 144–153 (2018).

27. Sun, C.-K. et al. Melatonin treatment enhances therapeutic effects of exosomes against acute liver ischemia-reperfusion injury. American journal of translational research 9, 1543–1560 (2017).

28. Takagi, T. et al. Temporal activation of Nrf2 in the penumbra and Nrf2 activator-mediated neuroprotection in ischemia-reperfusion injury. Free Radical Biology and Medicine 72, 124–133 (2014).

29. Sun, N. et al. GluR6-FasL-Trx2 mediates denitrosylation and activation of procaspase-3 in cerebral ischemia/reperfusion in rats. Cell death & disease 4, e771 (2013).

30. Brame, A. L. et al. Design, characterization, and first-in-human study of the vascular actions of a novel biased apelin receptor agonist. Hypertension 65, 834–840 (2015).

31. Yang, P., Maguire, J. J. & Davenport, A. P. Apelin, Elabela/Toddler, and biased agonists as novel therapeutic agents in the cardiovascular system. Trends in Pharmacological Sciences 36, 560–567 (2015).

32. Bao, H. J., Zhang, L., Han, W. C. & Dai, D. K. Apelin-13 Attenuates Traumatic Brain Injury-Induced Damage by Suppressing Autophagy. Neurochemical Research 40, 89–97 (2014).

33. Zeng, X. J., Yu, S. P., Zhang, L. & Wei, L. Neuroprotective effect of the endogenous neural peptide apelin in cultured mouse cortical neurons. Experimental Cell Research 316, 1773–1783 (2010).

34. Sorli, S. C., Le Gonidec, S., Knibiehler, B. & Audigier, Y. Apelin is a potent activator of tumour neoangiogenesis. Oncogene 26, 7692–7699 (2007).

35. Kidoya, H. et al. Spatial and temporal role of the apelin/APJ system in the caliber size regulation of blood vessels during angiogenesis. EMBO Journal 27, 522–534 (2008).

36. Duan, J. et al. Neuroprotective effect of Apelin 13 on ischemic stroke by activating AMPK/GSK-3β/Nrf2 signaling. Journal of Neuroinflammation 16, 24 (2019).

37. Than, A. et al. Apelin attenuates Oxidative stress in human Adipocytes. Journal of Biological Chemistry 289, 3763–3774 (2014).

38. Sakai, K. et al. Protective effect and mechanism of IL-10 on renal ischemia–reperfusion injury. Laboratory Investigation 99, 671–683 (2019).

39. Xiao, J. et al. Cardiac protection by basic fibroblast growth factor from ischemia/reperfusion-induced injury in diabetic rats. Biological and Pharmaceutical Bulletin 33, 444–449 (2010).

40. Lefer, A. M., Ma, X. L., Weyrich, A. S. & Scalia, R. Mechanism of the cardioprotective effect of transforming growth factor β1 in feline myocardial ischemia and reperfusion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 90, 1018–1022 (1993).

41. Yokoyama, Y. et al. Inhibitory Regulation of Skin Fibrosis in Systemic Sclerosis by Apelin/APJ Signaling. Arthritis and Rheumatology 70, 1661–1672 (2018).

42. Motegi, S. et al. Pericyte-derived MFG-E8 regulates pathologic angiogenesis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology 31, 2024–2034 (2011).

43. Uchiyama, A. et al. Protective effect of botulinum toxin A after cutaneous ischemia-reperfusion injury. Scientific Reports 5, 9072 (2015).

44. Motegi, S. et al. Increased susceptibility to oxidative stress- and ultraviolet A-induced apoptosis in fibroblasts in atypical progeroid syndrome/atypical Werner syndrome with LMNA mutation. Experimental Dermatology 25, 20–27 (2016).

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