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低分子蛍光プローブを用いた心筋梗塞モデルにおけるエンドセリン受容体の標的化
Targeting Endothelin Receptors in a Murine Model of Myocardial Infarction Using a Small Molecular Fluorescent Probe.
PMID: 31816245 DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.9b00810.
抄録
エンドセリン（ET）軸は心血管疾患において極めて重要な役割を果たしている。ヒトでは，心筋梗塞（MI）後の臨床転帰は，ET-1の血中濃度の上昇と相関している．したがって、心筋の損傷と治癒の過程におけるエンドセリンA受容体（ETR）の発現を経時的に評価することは、心筋梗塞におけるET軸の関与を理解する上で貴重な情報を提供する可能性がある。我々は、心筋梗塞モデルのマウスを用いて、ETRの発現を追跡するためのアプローチを開発した。ETR 選択的アンタゴニストである 3-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-ヒドロキシ-5-(4-メトキシフェニル)-4-[(3,4,5-トリメトキシフェニル)メチル]-2(5)-フラノン(PD156707)をベースとした低分子プローブを蛍光色素 IRDye800cw で標識した。左前下行動脈（LAD）の永久結紮を受けたマウスを、ETRプローブの静脈内注射を受けた後、手術後1日目、7日目、および21日目に調査した。摘出した心臓の凍結切除をクライオトームベースのCCDで解析し、蛍光反射率イメージング（FRI）と蛍光シグナル強度（SI）を抽出した。蛍光媒介型トモグラフィー（FMT）イメージングを行い、生体内の標的領域におけるプローブの分布を可視化した。梗塞部の強化された蛍光信号強度は、術後1日目には早くもcryoCCD画像で検出され、心筋梗塞後21日目には強度が増した。FRIは術後7日後の心臓の梗塞領域で有意に増強したSIを検出することができた。FMTを用いたin vivoイメージングでは、心筋梗塞したマウスの心尖部にSIが局在していることが確認された。梗塞領域内でのプローブとETRの局在を免疫組織化学（IHC）で確認した。また、CD31 染色により心筋に新生血管が認められた。本研究では、適用した蛍光プローブが、in vivoおよびex vivoでの心筋梗塞後の心筋におけるETR発現を経時的に解析できることを実証した。
The endothelin (ET) axis plays a pivotal role in cardiovascular diseases. Enhanced levels of circulating ET-1 have been correlated with an inferior clinical outcome after myocardial infarction (MI) in humans. Thus, the evaluation of endothelin-A receptor (ETR) expression over time in the course of myocardial injury and healing may offer valuable information toward the understanding of the ET axis involvement in MI. We developed an approach to track the expression of ETR with a customized molecular imaging probe in a murine model of MI. The small molecular probe based on the ETR-selective antagonist 3-(1,3-benzodioxol-5-yl)-5-hydroxy-5-(4-methoxyphenyl)-4-[(3,4,5-trimethoxyphenyl)methyl]-2(5)-furanone (PD156707) was labeled with fluorescent dye, IRDye800cw. Mice undergoing permanent ligation of the left anterior descending artery (LAD) were investigated at day 1, 7, and 21 post surgery after receiving an intravenous injection of the ETR probe. Cryosections of explanted hearts were analyzed by cryotome-based CCD, and fluorescence reflectance imaging (FRI) and fluorescence signal intensities (SI) were extracted. Fluorescence-mediated tomography (FMT) imaging was performed to visualize probe distribution in the target region in vivo. An enhanced fluorescence signal intensity in the infarct area was detected in cryoCCD images as early as day 1 after surgery and intensified up to 21 days post MI. FRI was capable of detecting significantly enhanced SI in infarcted regions of hearts 7 days after surgery. In vivo imaging by FMT localized enhanced SI in the apex region of infarcted mouse hearts. We verified the localization of the probe and ETR within the infarct area by immunohistochemistry (IHC). In addition, neovascularized areas were found in the affected myocardium by CD31 staining. Our study demonstrates that the applied fluorescent probe is capable of delineating ETR expression over time in affected murine myocardium after MI in vivo and ex vivo.