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外因性エリスロポエチンの神経保護効果（WistarラットにおけるN-メチル-D-アスパラギン酸介在性網膜神経節細胞死を抑制するためのアポトーシス因子のダウンレギュレーションによる
Neuroprotective effects of exogenous erythropoietin in Wistar rats by downregulating apoptotic factors to attenuate N-methyl-D-aspartate-mediated retinal ganglion cells death.
PMID: 32302311 PMCID: PMC7164594. DOI: 10.1371/journal.pone.0223208.
抄録
本研究の目的は、外因性エリスロポエチン（EPO）投与により、Wistar ラットにおける N-メチル-D-アスパラギン酸（NMDA）を介した興奮性網膜損傷が減衰するかどうかを検討することであった。網膜神経節細胞（RGC）の生存率をフラットマウント分析とフローサイトメトリーで調べた。陰性対照、NMDA80（すなわち、80 nmoles NMDAを体外注射）、NMDA80 + 10ng EPO、NMDA80 + 50ng EPO、およびNMDA80 + 250ng EPO：125雄Wistarラットの合計は、無作為に5つのグループに割り当てられました。ＮＭＤＡ８０＋５０ｎｇ ＥＰＯ投与群は、各種投与点（ＮＭＤＡ８０の投与前／投与後／投与後）を評価するために用いた。一方、ＲＧＣのトランスフェラーゼｄＵＴＰニックエンドラベリング（ＴＵＮＥＬ）アッセイ、内側叢状層（ＩＰＬ）の厚さ、μ-カルパイン、Ｂａｘ、カスパーゼ９のアポトーシスシグナル伝達経路を免疫組織化学的手法（ＩＨＣ）を用いて同時に評価した。EPOをNMDA80と共投与した場合、アポトーシス指標のダウンレギュレーションにより細胞死が減衰した：μ-カルパインが最初に活性化され（ピークは18時間後）、次にBaxとカスパーゼ9が活性化された（ピークは40時間後）。さらに、網膜断面の画像は、NMDA80と50ngのEPOを用いた体外注射を受けた後、40時間後に内側叢状層（IPL）の厚さが有意に回復していることを明確に示しています。外因性EPOは、アポトーシス因子をダウンレギュレートしてNMDA媒介の興奮性網膜損傷を減衰させることで、IPL内のRGCと双極細胞軸索末端を保護する可能性がある。
The aim of this study was to investigate whether exogenous erythropoietin (EPO) administration attenuates N-methyl-D-aspartate (NMDA)-mediated excitotoxic retinal damage in Wistar rats. The survival rate of retinal ganglion cells (RGCs) were investigated by flat mount analysis and flow cytometry. A total of 125 male Wistar rats were randomly assigned to five groups: negative control, NMDA80 (i.e., 80 nmoles NMDA intravitreally injected), NMDA80 + 10ng EPO, NMDA80 + 50ng EPO, and NMDA80 + 250ng EPO. The NMDA80 + 50ng EPO treatment group was used to evaluate various administrated points (pre-/co-/post- administration of NMDA80). Meanwhile, the transferase dUTP Nick-End Labeling (TUNEL) assay of RGCs, the inner plexiform layer (IPL) thickness and the apoptotic signal transduction pathways of μ-calpain, Bax, and caspase 9 were assessed simultaneously using an immunohistochemical method (IHC). When EPO was co-administered with NMDA80, attenuated cell death occurred through the downregulation of the apoptotic indicators: μ-calpain was activated first (peak at ~18hrs), followed by Bax and caspase 9 (peak at ~40hrs). Furthermore, the images of retinal cross sections have clearly demonstrated that thickness of the inner plexiform layer (IPL) was significantly recovered at 40 hours after receiving intravitreal injection with NMDA80 and 50ng EPO. Exogenous EPO may protect RGCs and bipolar cell axon terminals in IPL by downregulating apoptotic factors to attenuate NMDA-mediated excitotoxic retinal damage.