酸化ストレスはヒト iPSC からの血管新生因子の頂端側と側底側の分泌に異なる影響を与える

Aug 23, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 12694 (2022) この記事を引用

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網膜色素上皮 (RPE) は、網膜尖端側と脈絡膜側底側に向かって成長因子とサイトカインを分泌する分極した単層です。 多数の RPE 分泌タンパク質が加齢黄斑変性症 (AMD) の病因に関連付けられています。 この研究の目的は、RPE 細胞の頂端および側底セクレトームの差異、および AMD および血管新生に関連するタンパク質の指向性分泌に対する酸化ストレスの影響を決定することでした。 タンデム質量タグ分析法を使用して、ヒト iPSC-RPE の頂端および側底馴化培地中のタンパク質のプロファイリングを行いました。 H2O2 または tert-ブチルヒドロペルオキシド (tBH) によって誘発された酸化ストレス後の分泌の変化を ELISA およびウェスタン分析によって調査しました。 926 個の示差的に分泌されるタンパク質のうち、890 個 (96%) はより先端側にありました。 酸化ストレスは、AMDおよび血管新生に関与する複数の因子の分泌を変化させ、血管新生促進分子（VEGF、PTN、およびCRYAB）の分泌を増加させ、抗血管新生分子（PEDFおよびCFH）の分泌を減少させることにより、血管新生促進微小環境を促進する）。 PEDF、CRYAB、CFH では頂端分泌が側底分泌よりも大きな影響を受けましたが、VEGF では側底分泌がより大きな影響を受け、これは脈絡膜血管新生に影響を与える可能性があります。 この研究は、AMDおよび他の脈絡網膜変性疾患における機能不全のRPE極性タンパク質分泌の研究の基礎を築くものである。

治療法の進歩にも関わらず、AMDは米国における651歳以上の成人の失明の主な原因であり続けている。AMDの主な病態メカニズムについては議論があるが、この疾患は細胞レベルでRPEの機能不全と代謝ストレス、血流の蓄積によって特徴づけられる。サブＲＰＥ沈着、上層の光受容体死、下層の脈絡膜内皮細胞死およびそれに続く脈絡膜の菲薄化。 網膜色素上皮 (RPE) は、成長因子とサイトカインを多量に分泌し、頂端側の光受容体と基底外側の脈絡膜血管系に向かって偏向して分泌します。 RPE 方向性タンパク質分泌の障害は、AMD2 を含む脈絡網膜変性と関係しています。 これらの先行研究は、RPE 細胞が脈絡膜に向けて血管新生を促進する血管内皮増殖因子 (VEGF) を分泌し、光受容体に向けて血管新生を阻害する色素上皮由来因子 (PEDF) を分泌することを示しています。 補体因子 H やフィブリン 5 などの AMD リスク対立遺伝子を持つ追加のタンパク質も、RPE 細胞から方向性を持って分泌されます 2,4。 さらに、RPE は、それぞれソルスビー黄斑ジストロフィーとドインハニカム黄斑ジストロフィーを引き起こす TIMP3 や EFEMP1 などのメンデル病遺伝子によってコードされるタンパク質の指向性分泌を示します 5,6。

RPE 細胞の極性セクレトームは完全に文書化されておらず、さらにどのような RPE 分泌タンパク質が網膜や脈絡膜の健康に影響を与える可能性があるかは不明のままです。 RPE セクレトームに関するこれまでの研究の多くは、プラスチックウェルでの従来の細胞培養を使用しており、したがって頂端馴化培地のみを調査しており、側底側分泌タンパク質は捕捉されていない。これは、地理的萎縮における脈絡膜血管新生と脈絡膜変性の両方に影響を与える可能性がある7、8、9。 RPE 細胞の異なる極性セクレトームを理解することは、AMD および他の脈絡網膜変性疾患における機能不全のタンパク質分泌の研究の基礎であるため、より最近の研究では、頂端および側底側のタンパク質分泌の両方が研究されています 10,11。 この研究の目的は、RPE タンパク質の方向性分泌と、酸化ストレスが AMD において重要なタンパク質の極性分泌にどのような影響を与えるかをさらに調査することです。 ヒト人工多能性幹細胞 (iPSC) 由来の RPE 株を透過性支持体上で増殖させることで、分泌タンパク質の頂端および側底側の両方のプロファイルを評価することができ、特に細胞外で機能することが知られており、したがって隣接する光受容体や脈絡膜に影響を与える可能性があるタンパク質に焦点を当てることができました。血管構造。 H2O2 および tert-ブチルヒドロペルオキシド (tBH) 酸化ストレス モデルを使用して、血管新生に寄与する可能性のある RPE タンパク質の分泌方向の変化を実証します。