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虚血/再灌流損傷後のラット小腸神経筋機能の適応変化におけるヒアルロナンの関与
Involvement of hyaluronan in the adaptive changes of the rat small intestine neuromuscular function after ischemia/reperfusion injury.
PMID: 32661417 PMCID: PMC7359366. DOI: 10.1038/s41598-020-67876-9.
抄録
腸管虚血/再灌流(I/R)傷害は筋腸ニューロンに深刻な結果をもたらすが、それは不可逆的に損なわれ、結果的にトランジットの速度低下と食物消化の障害をもたらす可能性がある。腸のニューロンはヒアルロナン（HA）を合成して、よく構造化された神経周囲網を形成し、腸の神経節のホメオスタシスが摂動されたとき、すなわち炎症の間に、これが錯乱状態に陥る。本研究では、上腸間膜動脈の枝を60分間クランプし、24時間の再灌流を行った後、ラット小腸の腸管神経叢におけるHAの関与を評価した。いくつかの実験では、HA合成阻害剤である4-メチルウンベリフェロン（4-MU、25mg/kg）を正常動物（CTR）、偽手術動物（SH）およびI/R動物に24時間腹腔内投与した。その結果、LMMPの全マウント標本では、HA結合タンパク質の染色がI/R群で有意に高く、4-MU投与後にはHA量が減少した。HA synthase 1および2（HAS1およびHAS2）は腸管神経細胞を標識し、LMMPのmRNAレベルはCTRに対してI/R群で増加し、4-MU処理により減少した。消化管通過効率は、I/R群および4-MU処理群では、CTR群およびSH群と比較して有意に低下した。4-MUを投与したI/R群では、CTR群、SH群、I/R群と比較して胃の空腹感が減少した。カルバコール(CCh)と電場(EFS, 0.1-40Hz)刺激による収縮とEFS誘発性(10Hz)のNANC弛緩は、I/R群ではCTR群とSH群の両方と比較して減少した。I/R後、4-MU投与はEFS収縮をコントロール値まで増加させたが、CCh誘発収縮には影響を与えなかった。I/R後のNANCのon-relaxationsは4-MU治療の影響を受けなかった。また、興奮性（タキキニン作動性）と抑制性（iNOS、VIPergic）の両方の神経化学的コードの主な変化もI/R後に観察され、4-MU投与の影響を受けていた。以上のことから、腸管I/R損傷後、特定の腸管ニューロン集団におけるHAのホメオスタシスの変化が、消化管通過の効率に影響を与えている可能性が示唆された。これらの条件でのHA合成の調節が、少なくとも一部では、運動障害の発達を防ぐ腸管運動機能の異常を改善する可能性を排除することはできません。
Intestinal ischemia/reperfusion (I/R) injury has severe consequences on myenteric neurons, which can be irreversibly compromised resulting in slowing of transit and hindered food digestion. Myenteric neurons synthesize hyaluronan (HA) to form a well-structured perineuronal net, which undergoes derangement when myenteric ganglia homeostasis is perturbed, i.e. during inflammation. In this study we evaluated HA involvement in rat small intestine myenteric plexus after in vivo I/R injury induced by clamping a branch of the superior mesenteric artery for 60 min, followed by 24 h of reperfusion. In some experiments, 4-methylumbelliferone (4-MU, 25 mg/kg), a HA synthesis inhibitor, was intraperitoneally administered to normal (CTR), sham-operated (SH) and I/R animals for 24 h. In longitudinal muscle myenteric plexus (LMMP) whole-mount preparations, HA binding protein staining as well as HA levels were significantly higher in the I/R group, and were reduced after 4-MU treatment. HA synthase 1 and 2 (HAS1 and HAS2) labelled myenteric neurons and mRNA levels in LMMPs increased in the I/R group with respect to CTR, and were reduced by 4-MU. The efficiency of the gastrointestinal transit was significantly reduced in I/R and 4-MU-treated I/R groups with respect to CTR and SH groups. In the 4-MU-treated I/R group gastric emptying was reduced with respect to the CTR, SH and I/R groups. Carbachol (CCh) and electrical field (EFS, 0.1-40 Hz) stimulated contractions and EFS-induced (10 Hz) NANC relaxations were reduced in the I/R group with respect to both CTR and SH groups. After I/R, 4-MU treatment increased EFS contractions towards control values, but did not affect CCh-induced contractions. NANC on-relaxations after I/R were not influenced by 4-MU treatment. Main alterations in the neurochemical coding of both excitatory (tachykinergic) and inhibitory pathways (iNOS, VIPergic) were also observed after I/R, and were influenced by 4-MU administration. Overall, our data suggest that, after an intestinal I/R damage, changes of HA homeostasis in specific myenteric neuron populations may influence the efficiency of the gastrointestinal transit. We cannot exclude that modulation of HA synthesis in these conditions may ameliorate derangement of the enteric motor function preventing, at least in part, the development of dysmotility.