RASA1依存性コラーゲンIVの細胞輸出が血液・リンパ管の血管発達を制御する

RASA1-dependent cellular export of collagen IV controls blood and lymphatic vascular development.

• Di Chen
• Joyce M Teng
• Paula E North
• Philip E Lapinski
• Philip D King

抄録

Rasシグナル伝達経路の陰性調節因子をコードするRASA1遺伝子の生殖細胞と体細胞のセカンドヒット不活性化変異が複合的に生じると、ヒト常染色体優性血管障害である毛細血管奇形-動静脈奇形（CM-AVM）において、血液およびリンパ系の血管病変が生じることが知られている。内皮細胞（EC）におけるRASA1変異がCM-AVMにおける血管病変をどのように引き起こすのかは不明である。ここでは、RASA1欠損の異なるマウスモデルを用いて、原始的な血管叢が階層的な血管ネットワークにリモデリングされる発生期の血管新生において、RASA1がECの生存に必須であることを明らかにした。RASA1は、ECからのコラーゲンIVの輸出や血管基底膜への沈着に必要であることから、発生血管新生期のECの生存に必要であった。RASA1が存在しない場合、ECにおけるRasマイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）シグナル伝達の異常は、IV型コラーゲンの折り畳み障害と小胞体（小胞体）への滞留を引き起こし、ECの死につながった。驚くべきことに、化学シャペロンである4-フェニル酪酸と低分子のMAPK阻害剤と2-オキソグルタル酸依存性コラーゲンIV修飾酵素は、コラーゲンIVの小胞体内での保持とECのアポトーシスを回復させ、正常な発生血管新生をもたらした。これらの知見は、CM-AVMの分子病態の理解と治療法の可能性について重要な意味を持っています。

Combined germline and somatic second hit inactivating mutations of the RASA1 gene, which encodes a negative regulator of the Ras signaling pathway, cause blood and lymphatic vascular lesions in the human autosomal dominant vascular disorder capillary malformation-arteriovenous malformation (CM-AVM). How RASA1 mutations in endothelial cells (EC) result in vascular lesions in CM-AVM is unknown. Here, using different murine models of RASA1-deficiency, we found that RASA1 was essential for the survival of EC during developmental angiogenesis in which primitive vascular plexuses are remodeled into hierarchical vascular networks. RASA1 was required for EC survival during developmental angiogenesis because it was necessary for export of collagen IV from EC and deposition in vascular basement membranes. In the absence of RASA1, dysregulated Ras mitogen-activated protein kinase (MAPK) signal transduction in EC resulted in impaired folding of collagen IV and its retention in the endoplasmic reticulum (ER) leading to EC death. Remarkably, the chemical chaperone, 4-phenylbutyric acid, and small molecule inhibitors of MAPK and 2-oxoglutarate dependent collagen IV modifying enzymes rescued ER retention of collagen IV and EC apoptosis and resulted in normal developmental angiogenesis. These findings have important implications with regards an understanding of the molecular pathogenesis of CM-AVM and possible means of treatment.