糖尿病網膜症ラットの治療におけるカルバミルエリスロポエチンの役割の分子機構

Molecular mechanism of the role of carbamyl erythropoietin in treating diabetic retinopathy rats.

• Xuegu Xu
• Yonghao Cai
• Yinfei Yu

抄録

本研究の目的は、糖尿病性網膜症（DR）ラットの治療におけるカルバミルエリスロポエチン（CEPO）とサフラワーイエロー（SY）の治療効果を調べるとともに、作用機序を探ることであった。雄性SDラットを用いて糖尿病モデルを確立し、ストレプトゾトシン誘発性網膜症をラットでも実施した。合計126匹のDRを有するラットを得、モデルラットをモデル群（n=42）、実験群（n=42）、対照群（n=42）に無作為に分けた。モデル群のラットには生理食塩水を、実験群のラットにはCEPOを、対照群のラットにはSYを投与した。2 週間の治療後、網膜を採取し、逆転写定量 PCR（RT-qPCR）による血管新生促進・阻害分子、アポトーシス促進・阻害分子、酸化ストレス経路関連因子の mRNA 発現レベルの定量分析を行った。低酸素誘導因子-1α（HIF-1α）、血管内皮増殖因子（VEGF）、アンジオポエチン（Ang-1）、組織カリクレイン（TKLK）、色素上皮由来因子（PEDF）の発現量は実験群とモデル群で有意差は認められなかった（P>0.05）。実験群の網膜におけるアポトーシス促進分子Bcl-2関連Xタンパク質(Bax)およびシステインアスパラギン酸特異的プロテアーゼ(caspase-3)mRNAの発現量は、対照群に比べて有意に低かった(P<0.05)。また、Bcl-2およびサバイビンmRNAの発現量は、実験群では対照群に比べて有意に高かった(P<0.05)。また、酸化ストレス経路である核内因子エリスロイド2（NFE2）関連因子2（Nrf2）、ヘムオキシゲナーゼ-1（HO-1）およびNAD(P)Hキノン脱水素酵素1（NQO1）mRNAの発現量は、対照群に比べて実験群で有意に高かった。したがって、CEPOのDRに対する治療効果はSYよりも優れている。その結果、CEPOは、血管新生に影響を与えることなく、DRラットの網膜組織細胞のアポトーシスおよび酸化ストレス損傷を抑制する可能性がある。

The aim of the present study was to investigate the therapeutic effects of carbamyl erythropoietin (CEPO) and safflor yellow (SY) in the treatment of rats with diabetic retinopathy (DR) as well as exploring the mechanism of action. Male SD rats were used to establish a diabetes model and streptozotocin-induced retinopathy was also performed in rats. A total of 126 rats with DR were obtained, and model rats were randomly divided into the model (n=42), experimental (n=42) and control (n=42) groups. The rats in the model group were injected with saline, the rats in the experimental group were treated with CEPO, and the rats in the control group were treated with SY. After treatment for 2 weeks, the retinas were harvested for quantitative analysis of the mRNA expression levels of angiogenesis-promoting and -inhibiting molecules, apoptosis-promoting and -inhibiting molecules, and oxidative stress pathway-related factors by Reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR). No significant differences in expression levels of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α), vascular endothelial growth factor (VEGF), angiopoietin (Ang-1), tissue kallikrein (TKLK) and pigment epithelium-derived factor (PEDF) were observed between the experimental and model groups (P>0.05). The expression levels of apoptosis-promoting molecules Bcl-2 related X protein (Bax) and cysteine aspartate specific protease (caspase-3) mRNA in the retina of the experimental group was significantly lower than those in the control group (P<0.05). The expression levels of Bcl-2 and survivin mRNA were significantly higher in the experimental group than in the control group (P<0.05). The expression levels of the oxidative stress pathway nuclear factor erythroid 2 (NFE2)-related factor 2 (Nrf2), heme oxygenase-1 (HO-1) and NAD(P)H quinone dehydrogenase 1 (NQO1) mRNA were significantly higher in the experimental group than in the control group. Therefore, the therapeutic effects of CEPO in treating DR are better than those of SY. As a result, CEPO may inhibit apoptosis and oxidative stress damage of retinal tissue cells in DR rats without affecting angiogenesis.