筋線維芽細胞の分化を阻害し、線維芽細胞のアポトーシスを増加させることにより、硬膜外線維化を抑制する

Suberoylanilide hydroxamic acid attenuates epidural fibrosis via inhibiting myofibroblast differentiation and increasing fibroblast apoptosis.

• J-S Yang
• P Liu
• J-J Liu
• L Chu
• J Li
• C Chen
• L Yan
• T-J Liu
• H Chen
• D-J Hao

抄録

目的:

硬膜外線維症は、既知の特発性病因の腰部手術失敗症候群（FBSS）の致命的な段階であるが、現在のところ有効な治療法はない。これまでの研究では、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるヒドロキサム酸サブエロイランイリド（SAHA）が抗線維化作用および抗炎症作用を有することが示されている。現在の研究では、SAHAが筋線維芽細胞の分化を阻害し、線維芽細胞のアポトーシスを増加させて硬膜外線維症を減衰させることが証明されている。本研究の目的は、SAHAが硬膜外線維化を抑制する効果とそのメカニズムを調べることであった。

OBJECTIVE: Epidural fibrosis represents a fatal stage of failed back surgery syndrome (FBSS) of known and idiopathic etiology, but no valid therapy is presently available. Previous evidence demonstrated that suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), a histone deacetylases inhibitor, has antifibrotic and anti-inflammatory potential. Current studies have proved that SAHA inhibits myofibroblast differentiation and increases fibroblast apoptosis to attenuate epidural fibrosis. The purpose of this study was to investigate the effect and mechanism of SAHA on repressing epidural fibrosis.

患者と方法:

まず、成人ヒト線維芽細胞(AHF)とヒト硬膜外線維芽細胞(HEF)のヒストンとα-チューブリンのアセチル化レベルをSAHAとトランスフォーミング成長因子-β(TGF-β)処理後に解析した。次に、TGF-β活性化およびSAHA処理後のヒト線維芽細胞から得られたmRNAおよびタンパク質を用いて、線維芽細胞の活性化およびアポトーシスに対するSAHAの影響を検証し、SAHAの関連メカニズムをさらに検討した。次に、硬膜外瘢痕組織に対するSAHAの治療効果を観察するために、ラットを用いたラミネクトミーモデルを確立した。

PATIENTS AND METHODS: First, the levels of acetylation of histone and α-tubulin in adult human fibroblasts (AHF) and human epidural fibroblasts (HEF) were analyzed following SAHA and transforming growth factor-β(TGF-β) treatment. Then, mRNA and protein obtained from human fibroblasts following TGF-β activation and SAHA treatment in vitro culture were used to test the influence of SAHA on the activation and apoptosis of fibroblasts, so as to further explore the related mechanism of SAHA. Then, a laminectomy model was established in rats to observe the therapeutic effect of SAHA on epidural scar tissue.

結果:

本研究では、TGF-β投与後のAHFおよびHEFではHDAC 3およびα-tubulinの増加が認められたが、SAHAはHDAC 3およびα-tubulinの発現を低下させることが明らかになった。また、SAHAはTGF-β機能を低下させることで線維芽細胞の活性化を阻害し、Cleaved-caspase-3を促進することでアポトーシスを促進することを細胞研究で明らかにした。硬膜外線維症モデルでは、SAHAは瘢痕過形成やコラーゲン沈着を弱め、硬膜外線維症の進行を効果的に抑制することが明らかになった。

RESULTS: The present research proved that the increases of HDAC 3 and α-tubulin were observed in AHF and HEF after TGF-β administration, but SAHA decreased HDAC 3 and α-tubulin expressions. In addition, cell study demonstrated that SAHA inhibited fibroblast activation via decreasing TGF-β function and accelerated apoptosis by promoting cleaved-caspase-3. In the epidural fibrosis model, it was found that SAHA weakened scar hyperplasia and collagen deposition, and effectively inhibited the process of epidural fibrosis.

結論:

これらの結果から、SAHAはHDAC3の発現を抑制し、TGF-β作用を低下させ、線維芽細胞のカスパーゼ3を増強させ、筋線維芽細胞の活性化とアポトーシスの上昇を抑制することが示唆された。このように、SAHAは硬膜外線維症の発症を改善した。

CONCLUSIONS: These results indicated that SAHA inhibited HDAC 3 expression, decreased TGF-β effect, and enhanced caspase-3 in fibroblasts, leading reduction of myofibroblast activation and apoptosis elevation. Hence, SAHA ameliorated epidural fibrosis development.