低酸素前処理ADSCエクソソームはAkt/HIF-1α軸の活性化を介してケラチノサイトの増殖と移動を加速し、膣創傷治癒を促進する

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脂肪間葉系幹細胞 エクソソーム 膣損傷 Akt HIF-1α

膣創傷治癒は、特に膣分娩や骨盤再建手術後の婦人科手術において重要な課題です。膣創傷の感染や治癒不良は、慢性疼痛、感染、機能障害などの重篤な合併症を引き起こす可能性があります。そのため、膣創傷治癒を加速する方法は、臨床研究の焦点となっています。近年、間葉系幹細胞（MSCs）およびその外泌体（exosomes）が創傷治癒において果たす役割に注目が集まっています。外泌体は細胞が分泌するナノサイズの小胞で、生物情報分子を伝達し、細胞の増殖、移動、血管新生を促進します。特に低酸素条件下で処理された外泌体は、その強い生物活性から、創傷治癒において潜在的な治療価値があると考えられています。

本研究では、低酸素条件下で処理された脂肪由来幹細胞（ADSCs）の外泌体（Hypoxic ADSC Exosomes, Hexo）がAkt/HIF-1α軸を活性化することで膣創傷治癒を加速するかどうかを探り、その分子メカニズムを明らかにすることを目的としています。

論文の出典

この研究は、上海同済大学医学部附属同済医院のXiaoyun Yang、Shasha Zhangらによって行われ、その結果は2024年9月4日にCellular and Molecular Bioengineering誌にオンライン掲載されました。

研究の流れ

1. ADSCsの分離と同定

研究者らは、健康な被験者およびラットの脂肪組織からADSCsを分離し、免疫蛍光染色を用いて表面マーカー（CD90、CD29、CD105、CD44）の発現を確認し、その幹細胞特性を確認しました。さらに、油レッドO染色およびアルカリフォスファターゼ染色を用いて、ADSCsの多分化能を検証しました。

2. 外泌体の抽出と分析

ADSCsを低酸素条件下（1% O2）で24時間培養した後、細胞上清を収集し、超遠心法を用いて外泌体を抽出しました。ナノ粒子トラッキングシステム（Nanosight LM10）および透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて、外泌体の粒子径と形態を分析し、典型的なカップ状または球状構造であることを確認しました。

3. HaCaT細胞の処理

研究者らは、HaCaT細胞（ヒト角化細胞）を異なる濃度の外泌体（50 μg/mL）と共培養し、Akt阻害剤（LY294002）およびHIF-1α阻害剤（PX478）を用いて介入しました。Western blotおよびRT-PCRを用いて、Akt、p-Akt、HIF-1αの発現レベルを検出しました。

4. 体外実験：細胞増殖と移動

CCK-8アッセイおよびスクラッチアッセイを用いて、外泌体がHaCaT細胞の増殖および移動に及ぼす影響を評価しました。その結果、Hexo処理はHaCaT細胞の増殖率および移動能力を著しく向上させ、この効果はAktおよびHIF-1α阻害剤によって逆転されることが明らかになりました。

5. 体内実験：膣創傷治癒モデル

研究者らは、ラットの膣損傷モデルを構築し、創傷部位にHexoまたはPBSを注射しました。ELISAを用いて炎症性因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）の発現を検出し、免疫蛍光染色を用いて活性酸素（ROS）レベルおよび血管新生マーカー（CD31）の発現を検出しました。その結果、Hexo処理は炎症性因子およびROSレベルを著しく低下させ、血管新生を促進することが明らかになりました。

主な結果

  1. HexoはHaCaT細胞の増殖と移動を促進する：Hexo処理はHaCaT細胞の増殖率および移動能力を著しく向上させ、この効果はAkt/HIF-1α軸の活性化に依存しています。
  2. Hexoは膣創傷治癒を加速する：膣損傷モデルにおいて、Hexo処理は炎症性因子およびROSレベルを著しく低下させ、血管新生を促進することで創傷治癒を加速しました。
  3. Akt/HIF-1α軸の重要な役割：AktまたはHIF-1αの阻害は、Hexoの創傷治癒促進効果を逆転させ、Akt/HIF-1α軸がHexoを介した創傷治癒において重要な役割を果たしていることを示しました。

結論

本研究では、低酸素条件下で処理されたADSCsの外泌体がAkt/HIF-1α軸を活性化することで、膣創傷治癒を著しく加速することが明らかになりました。Hexoは炎症反応およびROSの蓄積を抑制するだけでなく、血管新生および角化細胞の増殖と移動を促進します。この研究は、膣創傷治癒に対する新しい治療戦略を提供し、重要な臨床的価値を持っています。

研究のハイライト

  1. 低酸素処理外泌体の独自の利点：低酸素処理は外泌体の生物活性を強化し、創傷治癒においてより強力な治療効果を示します。
  2. Akt/HIF-1α軸の重要な役割：本研究は、Hexoを介した創傷治癒においてAkt/HIF-1α軸が果たす重要な役割を初めて明らかにし、今後の研究に新たな分子標的を提供しました。
  3. 臨床応用の可能性：Hexoは新しい治療手段として、婦人科手術および慢性創傷治療において重要な役割を果たすことが期待されます。

その他の価値ある情報

本研究の資金源には、国家重点研究開発プログラム（2023YFC2411205）および国家自然科学基金（82071630、81771560、81702745）などが含まれます。すべての著者は利益相反がないことを宣言し、研究データは合理的な要求に応じて対応著者から入手可能です。

この研究を通じて、低酸素処理外泌体の作用メカニズムを深く理解し、膣創傷治癒に対する新しい治療アプローチを提供することができました。これは、科学的意義と臨床応用の両面で重要な進展です。