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

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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。