Influence of shear stress on human aortic endothelial cell/smooth muscle cell interaction in bicuspid aortic valve aortopathy

剪应力对二叶式主动脉瓣主动脉病人主动脉内皮细胞/平滑肌细胞相互作用的影响

基本信息

批准号：
20K09154
负责人：
川人宏次
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Jichi Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は、遠心力で圧縮する独自の技術でコラーゲンゲルの剛性を高めた血管内皮細胞―平滑筋細胞共培養モデルを開発し、病的高壁剪断応力条件下での血管病態に関連する平滑筋細胞の形質および機能を解析した。その結果、20Paの病的壁剪断応力下においても血管内皮細胞/平滑筋細胞の相互作用が保たれていることが証明できた。本年度は、この実験モデルを用いて、高壁せん断応力が平滑筋細胞の表現型転換に及ぼす影響を調べた。高壁せん断応力負荷用に開発された平滑筋細胞/圧縮コラーゲン組織を表現型制御培地で培養し，平滑筋細胞の収縮型分化を促した。組織上に内皮細胞を播種、培養した後，2Pa、20Paの壁せん断応力を負荷した結果、静置培養および2Paに比べて20Paの壁せん断応力負荷で、収縮型平滑筋細胞マーカータンパクであるαSMAおよびCalponin1発現の低下を認めた。これは高壁せん断応力が血管平滑筋細胞の表現型転換を引き起こす可能性を示唆しており、この成果を第61回日本生体医工学会大会で発表した。また、上記モデルを用いて、衝突噴流環境下における血管内皮細胞のNO産生に関する実験を行った。衝突噴流負荷後，内皮細胞に取り込ませたNO蛍光指示薬DAF-FM DAの蛍光輝度によって内皮細胞のNO産生を評価した結果、衝突噴流負荷後の内皮細胞では静置培養と比較してDAF-FM DA蛍光輝度が高く，剥離部周辺で剥離せずに残った細胞においては特に高いDAF-FM DA蛍光輝度が認められ、血管内皮細胞に対して衝突噴流を負荷した結果、壁せん断応力と法線方向動圧が高まる領域でNO産生量の増加が認められた。このことから衝突噴流特有の力学環境が血管内皮細胞の過剰なNO産生を引き起こし，内皮細胞の剥離に関与する可能性が示唆された。この成果は、日本機会学会第35回バイオエンジニアリング講演会で発表する予定である。

去年，我们开发了一种血管内皮细胞-平滑肌细胞共培养模型，其中使用离心力压缩胶原凝胶的专有技术增加了胶原凝胶的硬度，并分析了细胞特性和功能。结果表明，即使在20 Pa的病理壁剪切应力下，血管内皮细胞/平滑肌细胞的相互作用仍能维持。今年，我们使用这个实验模型来研究高壁剪切应力对平滑肌细胞表型转化的影响。为高壁剪切应力负荷而开发的平滑肌细胞/致密胶原组织在表型控制的培养基中培养，以促进平滑肌细胞的收缩分化。在组织上接种并培养内皮细胞后，施加 2 Pa 和 20 Pa 的壁剪切应力，结果发现，收缩平滑肌细胞标记蛋白 αSMA 在 20 Pa 的壁剪切应力下比在 20 Pa 的壁剪切应力下更稳定。静态培养和 2 Pa. 并降低 Calponin1 表达。这表明高壁切应力可能会引起血管平滑肌细胞的表型转变，这一结果已在第61届日本生物医学工程学会年会上发表。此外，利用上述模型，我们进行了冲击射流环境下血管内皮细胞NO产生的实验。冲击射流加载后，根据掺入内皮细胞中的 NO 荧光指示剂 DAF-FM DA 的荧光强度评估内皮细胞的 NO 产生。结果，冲击射流加载后的内皮细胞表现出比静态培养更高的 DAF-FM。 DA荧光亮度高，并且在脱离区域周围未脱离的细胞中DAF-FM特别高。观察DA荧光强度，并且由于对血管内皮细胞施加冲击射流，在壁剪切应力和正常动态压力增加的区域中观察到NO产生增加。这表明撞击射流的独特机械环境导致血管内皮细胞产生过多的NO，这可能参与内皮细胞的脱离。研究结果将在第35届日本机械工程学会生物工程会议上公布。