ラットに脂肪由来間質細胞を自家移植し、低換気を併用することで、リポ多糖類誘発性急性肺障害に対する防御能が向上した

Enhanced protection against lipopolysaccharide-induced acute lung injury by autologous transplantation of adipose-derived stromal cells combined with low tidal volume ventilation in rats.

• Zuodi Liang
• Xiuru Yin
• Wenchong Sun
• Shuo Zhang
• Xiaohuan Chen
• Ling Pei
• Ning Zhao

抄録

脂肪由来間質細胞(ADSCs)は優れた再生能力と組織保護能力を示した。低潮容積換気（LVT）法は、急性肺損傷/急性呼吸窮迫症候群（ALI/ARDS）の治療に有効であることが示されている。そこで本研究では、LVTとADSCsを併用することで、ラットのリポ多糖類（LPS）誘発性ALIに対する追加的な保護効果が得られるかどうかを検討することを目的とした。動物は7つのグループに無作為に割り付けられた。I群（コントロール）、II群（10mg/kgのLPSを気管内投与）、III群（LPS+LVT 6ml/kg）、IV群（LPS+静脈内自己免疫5×2）の7群に無作為に割り付けた。ケラチノサイト増殖因子[KGF]陰性対照のスクランブル小干渉RNA[siRNA]で前処理した10個のADSC）、グループV（KGFのスクランブル小干渉RNA[siRNA]で前処理したLPS+ADSC）、グループVI（グループIVと同様のLPS+LVTおよびADSC）、グループVII（グループVと同様のLPS+LVTおよびADSC）。その結果、LPSラットでは、腫瘍壊死因子-α、形質転換成長因子-β1、炎症性サイトカインであるインターロイキン（IL）-1β、IL-6の発現量が著しく増加していることが明らかになった。また、LPS誘発ALIでは、ENaC、Na、K-ATPase活性、肺胞液クリアランス(AFC)の発現が明らかに低下していた。ADSCを投与したラットでは、これらすべてのALIの変化に改善効果が認められ、さらにLVTとADSCを併用することでさらに効果が増強された。重要なことは、KGFのノックダウンをsiRNAを介してADSCで処理することにより、治療効果が部分的に消失したことである。結論として、ADSCとLVTの併用治療は、ALIの予防においてADSCまたはLVT単独治療よりも優れているだけでなく、ADSCとLVTの併用治療は、ALIの予防においても優れている。有益な効果の証拠は、KGFのパラクラリン産生または全身性産生によるAFCの改善と抗炎症作用によるものである可能性がある。

Adipose-derived stromal cells (ADSCs) showed excellent capacity in regeneration and tissue protection. Low tidal volume ventilation (LVT) strategy demonstrates a therapeutic benefit on the treatment of acute lung injury/acute respiratory distress syndrome (ALI/ARDS). This study, therefore, aimed to undertaken determine whether the combined LVT and ADSCs treatment exerts additional protection against lipopolysaccharide (LPS)-induced ALI in rats. The animals were randomized into seven groups: Group I (control), Group II (instillation of LPS at 10 mg/kg intratracheally), Group III (LPS+LVT 6 ml/kg), Group IV (LPS+intravenous autologous 5 × 10 ADSCs which were pretreated with a scrambled small interfering RNA [siRNA] of keratinocyte growth factor [KGF] negative control), Group V (LPS+ADSCs which were pretreated with a scrambled siRNA of KGF, Group VI (LPS+LVT and ADSCs as in the Group IV), and Group VII (LPS+LVT and ADSCs as in the Group V). We found that levels of tumor necrosis factor-α, transforming growth factor-β1, and interleukin (IL)-1β and IL-6, the proinflammatory cytokines, were remarkably increased in LPS rats. Moreover, the expressions of ENaC, activity of Na, K-ATPase, and alveolar fluid clearance (AFC) were obviously reduced by LPS-induced ALI. The rats treated by ADSCs showed improved effects in all these changes of ALI and further enhanced by ADSCs combined with LVT treatment. Importantly, the treatment of ADSCs with siRNA-mediated knockdown of KGF partially eliminated the therapeutic effects. In conclusion, combined treatment with ADSCs and LVT not only is superior to either ADSCs or LVT therapy alone in the prevention of ALI. Evidence of the beneficial effect may be partly due to improving AFC by paracrine or systemic production of KGF and anti-inflammatory properties.

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