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水流機械刺激による線維柱帯細胞の遺伝子発現変化に着目した眼圧調整機構の解明

阐明水流机械刺激引起的小梁网细胞基因表达变化的眼压调节机制

基本信息

批准号：
17H00695
负责人：
吉田光一
金额：
$ 0.36万
依托单位：
Asahikawa Medical College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00695/
关键词：
線維柱帯細胞細胞外マトリクス水流機械刺激

项目摘要

眼圧(眼球内圧)の維持は眼内を循環する房水の産生と線維柱帯からの流出のバランスによって規定される。緑内障眼では線維柱帯におけるCollagenやFibronectinなどの細胞外マトリクス(ECM)の異常増加が房水流出抵抗の増大の原因として知られている。本研究は房水の流れ(水流機械刺激)が線維柱帯細胞に与える影響に着目し、細胞外マトリクスのターンオーバーに関わるタンパク質の発現変化について検討した。実験には平行平板型流れ負荷装置を用い、一定した水流機械刺激をヒト線維柱帯細胞に与え、コントロールには静置培養した細胞を用いた。水流機械刺激負荷後のCollagen及びFibronectinタンパク質発現量をウェスタンブロッティング法で評価した。また細胞内のECM発現について免疫染色法を用いて評価した。また、ECMの分解酵素であるMatrix metalloproteinase(MMP)の活性はゼラチンザイモグラフィーで評価した。その結果、静置した線維柱帯細胞上清中のCollagen及びFibronectinの発現は上昇するが、水流機械刺激を負荷した細胞では抑制されていることがわかった。さらに培養上清中におけるMMPの活性も同様に抑制されていることがわかった。一方、細胞内のECM発現量には変化が見られなかった。これらのことから、静置条件下の線維柱帯細胞は房水通過が障害されている緑内障眼での反応として捉えることができ、反対に水流機械刺激を加えた細胞の状態は正常眼として捉えることができる。水流機械刺激がECM発現に影響することで、眼圧の恒常性維持に関与している可能性が示唆された。本研究で得られた知見をもとに、今後さらなる緑内障の病態解明及び治療薬の発見が期待される

The maintenance of ocular pressure (intraocular pressure) regulates the production of aqueous humor and the outflow of aqueous humor from the ocular circulation. The abnormal increase of extracellular matrix (ECM) in cataract eyes and the reason for the increase of aqueous outflow resistance are also known. In this study, aqueous humor flow (mechanical stimulation of water flow), linear column, cell and extracellular factors were studied. The parallel plate type flow loading device is used, and the water flow mechanical stimulation is used. Evaluation of Collagen and Fibronectin Production after Hydromechanical Stimulation Immunostaining was used to evaluate the expression of ECM in cells. The activity of Matrix metalloproteinase(MMP), a catabolic enzyme of ECM, was evaluated. As a result, the expression of Collagen and Fibronectin in the supernatant of the column cells increased under static conditions, and the expression of Collagen and Fibronectin in the supernatant cells was inhibited by mechanical stimulation of water flow. The activity of MMP in culture supernatant was also inhibited. The amount of ECM produced in a single cell changes rapidly. Under static conditions, the aqueous humor passes through the cataract eye, and the water flow is mechanically stimulated. The possibility of influence of mechanical stimulation of water flow on ECM occurrence and maintenance of eye pressure constancy is also indicated. While the insights gained from this study are pending, we look forward to future insights into the pathology and treatment of cataracts.