ラット心臓移植における虚血-再灌流傷害のsiRNAカクテル溶液による冠動脈内注入による減衰

Attenuating Ischemia-Reperfusion Injury in Rat Cardiac Transplantation by Intracoronary Infusion with siRNA Cocktail Solution.

• Bo Yang
• Jin Wang
• Yuanyuan Zhao
• Wu Duan
• Chen Dai
• Zhenyi Han
• Meixi Wang
• Bo Zhang
• Lai Wei
• Zhishui Chen
• Dong Chen

抄録

心臓移植における心筋虚血・再灌流（I/R）傷害には、TNF-α（Tumor necrosis factor-α）、カスパーゼ8、補体成分5a受容体（C5aR）が重要な役割を果たしていることが知られている。我々は、TNF-α、カスパーゼ8、C5aRsmall interfering RNA（siRNA）を冠動脈内に注入することで、心筋移植片の機能を保護し、I/R傷害による臓器不全から移植片の生存率を向上させることが可能であると考えた。移植された心臓を冠動脈にTNF-α、カスパーゼ8、C5aRを標的としたsiRNAカクテル溶液を生理食塩水と少量ずつ注入した後、ヒスチジン-トリプトファン-ケトグルタル酸(HTK)溶液中で18時間4℃保存した。灌流されたsiRNAカクテル溶液は、in vitroおよびin vivoでTNF-α、カスパーゼ-8、およびC5aRの発現をノックダウンすることに成功した。18 時間の低温虚血を受けた対照心臓の約 91.7％は移植後に機能を停止したが、最高用量の siRNA カクテル溶液で処理した心臓移植片の 87.5％は 14 日間以上生存し、組織学的変化は最小限で、細胞浸潤、間質性浮腫、炎症は最小限に抑えられ、心臓移植片の MPO 活性と MDA 濃度は最大に低下していた。また、TNF-α、カスパーゼ8、C5aRsiRNAを冠動脈内に注入することで、心臓移植におけるI/R傷害に対する遺伝子サイレンシングが可能であることを示した。

Tumor necrosis factor-α (TNF-α), caspase-8, and complement component 5a receptor (C5aR) are known to play a crucial role in the myocardial ischemia/reperfusion (I/R) injury in cardiac transplantation. We hypothesized that the intracoronary infusion of TNF-α, caspase-8, and C5aR small interfering RNAs (siRNA) would protect cardiac allograft function and improve graft survival from I/R injury-induced organ failure. I/R injury of cardiac allograft was induced by syngeneic rat cardiac transplantation, in which the transplanted hearts were infused with saline or different amounts of siRNA cocktail solution targeting TNF-α, caspase-8, and C5aR via coronary arteries, and subsequently subjected to 18 h of preservation at 4 °C in histidine-tryptophan-ketoglutarate (HTK) solution. The effects of siRNA cocktail solution on prolonged cold I/R injury were determined by assessing graft survival, histopathological changes, myeloperoxidase (MPO) activity, and malondialdehyde (MDA) concentration. The perfused siRNA cocktail solution successfully knocked down the expression of TNF-α, caspase-8, and C5aR in vitro and in vivo. Approximately 91.7% of control hearts that underwent 18 h of cold ischemia ceased their function after transplantation; however, 87.5% of cardiac allografts from the highest-dose siRNA cocktail solution-pretreated hearts survived >14 days and exhibited minimal histological changes, with minimal cellular infiltration, interstitial edema, and inflammation and maximal reduced MPO activity and MDA concentration in the cardiac allograft. We demonstrated the feasibility and efficiency of infusion of TNF-α, caspase-8, and C5aR siRNA via the intracoronary route as a promising strategy for gene silencing against I/R injury in cardiac transplantation.

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