ラミニンα5はPI3K/AKT/mTORシグナル伝達経路を介して硬膜外線維症における線維芽細胞増殖を調節する

Laminin α5 modulates fibroblast proliferation in epidural fibrosis through the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.

• Pengran Liu
• Hui Chen
• Lianqi Yan
• Yu Sun

抄録

腰椎椎椎間板ヘルニアなど、脊柱管狭窄症を引き起こす可能性のある一連の腰椎疾患に対して、腰椎鏡視下手術は最も有効な手術と一般的に考えられています。しかし、硬膜外線維症は、腰椎椎椎間板切除術の適用を制限する最も一般的な合併症の一つであり、主に局所線維芽細胞の増殖が原因となっている。ラミニンはα鎖、β鎖、γ鎖からなる糖タンパク質であり、細胞の接着、分化、遊走、増殖などの生物学的な細胞行動に重要な役割を果たしており、特に第5のα鎖を持つアイソフォームであるラミニンα5が重要な役割を果たしています。PI3K/AKT/mTORシグナル伝達経路は、細胞内の様々な生物学的機能と関連していることが示された。本研究の目的は、PI3K/AKT/mTORシグナル伝達経路の活性化を介して線維芽細胞の増殖を調節することで、ラミニンα5が硬膜外線維症の重要な因子であるかどうかを探ることであった。動物モデルにおいて、ヘマトキシリン・エオシン染色、細胞計数、Masson's trichrome染色、免疫組織化学染色の結果から、ラミニンα5が硬膜外線維症と正の関連を示すことが示された。さらに、ラミニンα5がPI3K/AKT/mTORシグナル経路を介して線維芽細胞の増殖を調節するという仮定を検証するために、線維芽細胞をラミニンα5-small interfering (si)RNAでトランスフェクションした。ウェスタンブロット（増殖細胞核抗原、サイクリンD1）、Cell Counting Kit-8、EdU取り込みアッセイの結果、線維芽細胞の増殖レベルが低下し、リン酸化された(p)-焦点接着キナーゼ1、p-AKT、p-mTORの発現が低下していることが示された。その後、ラミニンα5を過剰発現させ、細胞増殖と関連タンパク質の発現の変化は、siRNAで観察されたものと対照的であった。このことから、ラミニンα5はPI3K/AKT/mTORシグナル伝達経路の活性化を阻害することが明らかになった。最後に、LY294002によるPI3K/AKT/mTORシグナル伝達経路の阻害は、線維芽細胞の増殖を減少させる結果となった。結論として、ラミニンα5はPI3K/AKT/mTORシグナル伝達経路を介して硬膜外線維症における線維芽細胞増殖を調節する可能性があることがわかった。

Lumbar laminectomy is commonly deemed as the most valid surgery for a series of lumbar illnesses, such as lumbar disc herniation, which could lead to spinal canal stenosis. However, epidural fibrosis is one of the most common complications that limits the application of lumbar laminectomy, which is mainly caused by proliferation of local fibroblasts. Laminins are glycoproteins that consist of α, β and γ chains, which serve a crucial role in biological cell behaviors, such as adhesion, differentiation, migration and proliferation, especially the isoform with the fifth α chain‑laminin α5. The PI3K/AKT/mTOR signaling pathway was demonstrated to be associated with various biological functions in cells. The aim of the present study was to explore whether laminin α5 is an important factor in epidural fibrosis by modulating the proliferation of fibroblasts through the activation of PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. In the animal model, the results of the hematoxylin‑eosin staining, cell counting, Masson's trichrome staining and immunohistochemical staining showed laminin α5 to be positively associated with epidural fibrosis. Furthermore, to verify the assumption that laminin α5 could modulate fibroblast proliferation through the PI3K/AKT/mTOR signal pathway, fibroblasts were transfected with laminin α5‑small interfering (si)RNA. The results of western blotting (proliferating cell nuclear antigen and cyclin D1), the Cell Counting Kit‑8 and EdU incorporation assays indicated that the proliferative level of fibroblasts decreased, and the expression of phosphorylated (p)‑focal adhesion kinase 1, p‑AKT and p‑mTOR was reduced. Subsequently, laminin α5 was overexpressed and the change in cell proliferation and expression of associated proteins contrasted with that observed in siRNA. The results demonstrated that laminin α5 could interfere the activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Finally, the inhibition of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway by LY294002 resulted in decreased fibroblast proliferation. In conclusion, laminin α5 could modulate fibroblast proliferation in epidural fibrosis through the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.