アラキドン酸とロイコトリエンシグナル伝達経路がマウス胚性幹細胞の血管新生に与える影響

Impact of Arachidonic Acid and the Leukotriene Signaling Pathway on Vasculogenesis of Mouse Embryonic Stem Cells.

• Yu-Han Huang
• Fatemeh Sharifpanah
• Sven Becker
• Maria Wartenberg
• Heinrich Sauer

抄録

胚性幹（ES）細胞は、内皮細胞や造血細胞など様々な種類の細胞に分化することができる。また、5-リポキシゲナーゼ（LOX）ファミリーを含むロイコトリエン（LT）などの炎症性メディエーターが内皮細胞の分化を制御できることを示唆するエビデンスもある。本研究では、エイコサノイド前駆体アラキドン酸（AA）は、胎児肝キナーゼ-1+血管前駆細胞の数だけでなく、血小板内皮細胞接着タンパク質-1および血管内皮カドヘリンに陽性の血管構造を増加させることにより、ES細胞の血管新生を刺激した。血管新生の刺激とLTシグナル伝達経路の律速酵素である5-LOX-activating protein (FLAP)の発現はFLAP阻害剤AM643とREV5901で処理することで抑制された。血管新生は、外因性のLTの添加により有意に回復した。FLAPの下流では、LTB4受容体（BLT1）遮断薬U75302、BLT2受容体遮断薬LY255283、およびシステイニルLT遮断薬BAY-u9773がES細胞の血管新生を阻害した。分化したES細胞をAA処理すると活性酸素種（ROS）の発生が増加したが、FLAPおよびシクロオキシゲナーゼ-2阻害剤のいずれも影響を受けなかった。フリーラジカル消去剤であるビタミンEとN-(2-メルカプトプロピオニル)グリシン、またはNADPHオキシダーゼ阻害剤であるVAS2870のいずれかで活性酸素の発生を抑制すると、ES細胞の血管新生が抑制され、AAの挑発的な効果が鈍化した。以上のことから、炎症性のAAは、活性酸素の発生に関与するメカニズムによりLT経路を介してES細胞の血管新生を刺激していることが明らかになった。

Embryonic stem (ES) cells can differentiate into various kinds of cells, such as endothelial and hematopoietic cells. In addition, some evidence suggests that inflammatory mediators such as leukotrienes (LTs), which include the 5-lipoxygenase (LOX) family, can regulate endothelial cell differentiation. In the present study, the eicosanoid precursor arachidonic acid (AA) stimulated vasculogenesis of ES cells by increasing the number of fetal liver kinase-1+ vascular progenitor cells as well as vascular structures positive for platelet endothelial cell adhesion protein-1 and vascular endothelial cadherin. The stimulation of vasculogenesis and expression of the rate-limiting enzyme in the LT signaling pathway, 5-LOX-activating protein (FLAP), was blunted upon treatment with the FLAP inhibitors AM643 and REV5901. Vasculogenesis was significantly restored upon exogenous addition of LTs. Downstream of FLAP, the LTB4 receptor (BLT1) blocker U75302, the BLT2 receptor blocker LY255283 as well as the cysteinyl LT blocker BAY-u9773 inhibited vasculogenesis of ES cells. AA treatment of differentiating ES cells increased reactive oxygen species (ROS) generation, which was not affected upon either FLAP or cyclooxygenase-2 inhibition. Prevention of ROS generation by either the free radical scavengers vitamin E and N-(2-mercaptopropionyl)glycine or the NADPH oxidase inhibitor VAS2870 downregulated vasculogenesis of ES cells and blunted the provasculogenic effect of AA. In summary, our data demonstrate that proinflammatory AA stimulates vasculogenesis of ES cells via the LT pathway by mechanisms involving ROS generation.

© 2016 S. Karger AG, Basel.