非選択的エンドセリン受容体拮抗薬であるボセンタンは、マウスの肺高血圧症を改善する骨髄由来細胞の動態を調節する

A non-selective endothelin receptor antagonist bosentan modulates kinetics of bone marrow-derived cells in ameliorating pulmonary hypertension in mice.

• Taichi Kato
• Yoshihide Mitani
• Masahiro Masuya
• Junko Maruyama
• Hirofumi Sawada
• Hiroyuki Ohashi
• Yukiko Ikeyama
• Shoichiro Otsuki
• Noriko Yodoya
• Tsutomu Shinohara
• Eri Miyata
• Erquan Zhang
• Naoyuki Katayama
• Hideto Shimpo
• Kazuo Maruyama
• Yoshihiro Komada
• Masahiro Hirayama

抄録

本研究の目的は、二重エンドセリン受容体拮抗薬であるボセンタンが、骨髄由来幹細胞の肺高血圧症の発症抑制におけるキネティクスを修飾するかどうかを検討することであった。強化緑色蛍光タンパク質（eGFP）陽性の骨髄単核細胞を移植した骨髄キメラマウスを低気圧低酸素に曝露または大気中で飼育し、毎日ボセンタンナトリウム塩または生理食塩水を21日間投与した。治療期間終了後、右心室圧を測定し、肺血管形態測定を行った。骨髄由来細胞の取り込みを免疫組織化学で解析した。肺組織中の遺伝子発現およびタンパク質レベルをそれぞれ定量的リアルタイムPCRおよびウエスタンブロット法で評価した。その結果、低酸素マウスでは、右心室圧と筋肉化した血管の割合が増加し、肺血管密度が低下したが、それぞれボセンタンにより逆転することが示された。肺の骨髄由来の内皮細胞とマクロファージは低酸素により増加した。ボセンタンは骨髄由来内皮細胞の取り込みを促進したが、マクロファージの肺への浸潤を抑制した。定量的リアルタイムPCR解析の結果、低酸素下ではインターロイキン6、間質細胞由来因子-1、単球化学吸引性蛋白質-1がアップレギュレーションされ、ボセンタンではインターロイキン6と単球化学吸引性蛋白質-1がダウンレギュレーションされ、間質細胞由来因子-1がアップレギュレーションされることが明らかになった。肺内皮一酸化窒素合成酵素（eNOS）の蛋白質レベルは低酸素によって有意に上昇し、ボセンタンによってさらに上昇した。ボセンタンは、マウスの肺高血圧症を改善するために、骨髄由来ECとマクロファージの動態と肺の関連遺伝子発現を調節した。骨髄由来幹細胞の動態が変化したことは、エンドセリン受容体遮断作用の新しいメカニズムである可能性があり、肺高血圧症の治療基盤の新たな理解をもたらすものと考えられる。

The aim of this study was to investigate whether a dual endothelin receptor antagonist bosentan modulates the kinetics of bone marrow-derived stem cells in inhibiting the development of pulmonary hypertension. Bone marrow chimeric mice, transplanted with enhanced green fluorescent protein (eGFP)-positive bone marrow mononuclear cells, were exposed to hypobaric hypoxia or kept in the ambient air, and were daily treated with bosentan sodium salt or saline for 21 days. After the treatment period, right ventricular pressure was measured and pulmonary vascular morphometry was conducted. Incorporation of bone marrow-derived cells was analyzed by immunohistochemistry. Gene expression and protein level in the lung tissue were evaluated by quantitative real-time PCR and western blotting, respectively. The results showed that, in hypoxic mice, right ventricular pressure and the percentage of muscularized vessel were increased and pulmonary vascular density was decreased, each of which was reversed by bosentan. Bone marrow-derived endothelial cells and macrophages in lungs were increased by hypoxia. Bosentan promoted bone marrow-derived endothelial cell incorporation but inhibited macrophage infiltration into lungs. Quantitative real-time PCR analysis revealed that interleukin 6, stromal cell-derived factor-1, and monocyte chemoattractant protein-1 were upregulated by hypoxia, in which interleukin 6 and monocyte chemoattractant protein-1 were downregulated and stromal cell-derived factor-1 was upregulated by bosentan. Protein level of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) in the whole lung was significantly upregulated by hypoxia, which was further upregulated by bosentan. Bosentan modulated kinetics of bone marrow-derived ECs and macrophages and related gene expression in lungs in ameliorating pulmonary hypertension in mice. Altered kinetics of bone marrow-derived stem cells may be a novel mechanism of the endothelin receptor blockade in vivo and confer a new understanding of the therapeutic basis for pulmonary hypertension.

© The Author(s) 2020.