高気圧酸素は、低酸素性ヒト冠動脈内皮細胞において、アンギオテンシン II と JNK 経路を介してビスファチンの発現と血管新生を活性化する

Hyperbaric oxygen activates visfatin expression and angiogenesis via angiotensin II and JNK pathway in hypoxic human coronary artery endothelial cells.

• Chiung-Zuan Chiu
• Bao-Wei Wang
• Ying-Ju Yu
• Kou-Gi Shyu

抄録

ビスファチンはアディポサイトカインであり、内皮の血管新生に重要な役割を果たしています。高気圧酸素（HBO）は血管新生を促進し、様々な内科的疾患の治療に広く利用されている。しかし、低酸素下でのビスファチンに対するHBOの分子効果については十分に理解されていない。本研究では、低酸素下のヒト冠動脈内皮細胞（HCAECs）におけるビスファチンに対するHBOの効果を調べることを目的とした。化学的低酸素状態（アンチマイシンA、0.01mmol/L）にあるHCAECをHBO（2.5気圧絶対量；ATA）に2〜4時間曝露した。ウェスタンブロット、リアルタイムポリメラーゼ連鎖反応、電気泳動移動度シフトアッセイ、ルシフェラーゼプロモーター活性、遊走およびチューブ形成アッセイ、およびインビトロでのグルコース取り込みを測定した。低酸素状態の HCAEC では、アンジオテンシン II (AngII) の分泌と c-Jun N 末端キナーゼ (JNK) のリン酸化が早く、Visfatin タンパク質の発現が増加したが、JNK 阻害剤 (SP600125)、AngII 抗体、AngII 受容体拮抗剤 (ロサルタン) によって効果的に抑制された。低酸素状態の HCAEC において、HBO はさらにビスファチンと AngII の発現を早期に誘導した。低酸素は、低酸素誘導因子-1α（HIF-1α）およびビスファチンのDNA-タンパク質結合活性を有意に増加させた。低酸素、HBOによる低酸素、およびAngIIの外因性添加もまた、ビスファチンに対するプロモーター転写を増加させた；SP600125およびロサルタンは、この活性をブロックした。HCAECs では、グルコースの取り込み、遊走、チューブ形成は HBO による低酸素の存在下で増加したが、ビスファチンsmall interfering RNA、SP600125、ロサルタンによって阻害された。以上のことから、HBO は低酸素状態の HCAEC において、主に JNK 経路を介して AngII を介してビスファチンの発現と血管新生を活性化することが示唆された。

Visfatin is an adipocytokine with important roles in endothelial angiogenesis. Hyperbaric oxygen (HBO) has been widely used to treat various medical illness with enhanced angiogenesis. The molecular effects of HBO on visfatin under hypoxia are poorly understood. This study aimed to investigate the effect of HBO on visfatin in hypoxic human coronary arterial endothelial cells (HCAECs). HCAECs under chemical hypoxia (antimycin A, 0.01 mmol/L) were exposed to HBO (2.5 atmosphere absolute; ATA) for 2-4 hours. Western blot, real-time polymerase chain reaction, electrophoretic mobility shift assay, luciferase promoter activity, migration and tube formation assay, and in vitro glucose uptake were measured. Visfatin protein expression increased in hypoxic HCAECs with earlier angiotensin II (AngII) secretion and c-Jun N-terminal kinase (JNK) phosphorylation, which could be effectively suppressed by the JNK inhibitor (SP600125), AngII antibody or AngII receptor blocker (losartan). In hypoxic HCAECs, HBO further induced earlier expression of visfatin and AngII. Hypoxia significantly increased DNA-protein binding activity of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) and visfatin. Hypoxia, hypoxia with HBO and exogenous addition of AngII also increased promoter transcription to visfatin; SP600125 and losartan blocked this activity. In HCAECs, glucose uptake, migration and tube formation were increased in the presence of hypoxia with HBO, but were inhibited by visfatin small interfering RNA, SP600125 and losartan. In conclusion, HBO activates visfatin expression and angiogenesis in hypoxic HCAECs, an effect mediated by AngII, mainly through the JNK pathway.

© 2020 The Authors. Journal of Cellular and Molecular Medicine published by John Wiley & Sons Ltd and Foundation for Cellular and Molecular Medicine.