神経ピリン-1は内皮細胞の接着結合を傍分泌調節することで血管透過性を制御する

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神経ピリン-1 血管透過性 シグナル伝達 VE-カドヘリン VEGFA

Neuropilin-1 (Nrp1) は、多機能性の膜貫通型タンパク質であり、さまざまな細胞表面に豊富に発現し、血管内皮成長因子 (VEGF) や Semaphorin 3 (Sema3) などのリガンドと結合することができます。Nrp1 は、血管新生や血管透過性の調節において重要な役割を果たしており、特に VEGF シグナル経路において、Nrp1 は VEGF 受容体 2 (VEGFR2) の共受容体として機能し、VEGFR2 の活性化およびその下流のシグナル伝達を調節します。しかし、Nrp1 が VEGF を介した血管透過性の調節においてどのような役割を果たすかについては、依然として議論の余地があります。一部の研究では、Nrp1 が VEGF を介した血管透過性を正に調節する役割を果たすとされていますが、他の研究では、Nrp1 がこのプロセスにほとんど影響を与えないとされています。この不一致は、実験モデル、組織タイプ、または実験設定の違いによるものと考えられます。

Nrp1 が VEGF を介した血管透過性において果たす具体的な役割を明らかにするために、本研究では、内皮細胞特異的な Nrp1 ノックアウトマウスを作成し、Nrp1 が異なる組織において VEGF/VEGFR2 シグナル経路をどのように調節するかを調査し、Nrp1 が血管透過性において組織特異的な役割を果たすことを明らかにしました。

論文の出典

本論文は、Sagnik Pal、Yangyang Su、Emmanuel Nwadozi、Lena Claesson-Welsh、および Mark Richards によって共同執筆され、著者全員がスウェーデンのウプサラ大学の免疫学、遺伝学、病理学科に所属しています。論文は2024年12月1日に「Angiogenesis」誌に掲載され、タイトルは「Neuropilin-1 controls vascular permeability through juxtacrine regulation of endothelial adherens junctions」です。

研究の流れと実験設計

1. 内皮細胞特異的 Nrp1 ノックアウトマウスの作成と検証

研究ではまず、内皮細胞特異的な Nrp1 ノックアウトマウス (Nrp1 iECKO) を作成し、Western blot および免疫蛍光染色によって、内皮細胞における Nrp1 の発現が著しく減少していることを確認しました。Nrp1 が VEGF を介した血管透過性において果たす役割を研究するために、研究チームは、生体顕微鏡観察、Evans Blue 染料漏出実験、および Miles 実験など、さまざまな実験手法を使用しました。

2. VEGF を介した血管透過性実験

研究チームは、異なる組織（耳の皮膚、背中の皮膚、気管など）において、VEGF 誘導性の血管透過性を評価しました。生体顕微鏡観察により、Nrp1 iECKO マウスでは、耳の皮膚において VEGF 誘導性の血管透過性が著しく増加することが明らかになりましたが、背中の皮膚および気管では逆に減少しました。この結果は、Nrp1 が VEGF を介した血管透過性において組織特異的な役割を果たすことを示しています。

3. グローバル Nrp1 ノックアウトマウスの実験

Nrp1 が血管透過性において果たす役割をさらに探るために、研究チームはグローバル Nrp1 ノックアウトマウス (Nrp1 iKO) を作成しました。実験結果から、グローバル Nrp1 ノックアウトマウスでは、耳の皮膚において VEGF 誘導性の血管透過性が著しく減少することが明らかになりましたが、背中の皮膚および気管では、Nrp1 iECKO マウスと同様の結果が得られました。これは、Nrp1 が血管透過性において果たす役割が内皮細胞だけでなく、周囲の血管細胞にも依存している可能性を示唆しています。

4. 周囲血管細胞における Nrp1 の発現

免疫蛍光染色により、研究チームは、耳の皮膚の周囲血管細胞において Nrp1 の発現が高いことを発見しましたが、背中の皮膚では発現が低いことがわかりました。この発見は、周囲血管細胞における Nrp1 の発現レベルが、VEGF を介した血管透過性におけるその役割に影響を与える可能性を示唆しています。

5. Nrp1 と VEGFR2 シグナル経路の相互作用

研究チームはさらに、Nrp1 と VEGFR2 シグナル経路の相互作用を探りました。VEGFR2 Y949F 変異マウスを作成し、Nrp1 が耳の皮膚において VEGFR2 Y949 サイトのリン酸化を調節することで、VEGF を介した血管透過性に影響を与えることを明らかにしました。一方、背中の皮膚および気管では、Nrp1 は VEGFR2 Y949 サイトを介して VEGF を介した血管透過性を正に調節することがわかりました。

主な研究結果

  1. Nrp1 は VEGF を介した血管透過性において組織特異的な役割を果たす：耳の皮膚では、Nrp1 は VEGF を介した血管透過性を負に調節しますが、背中の皮膚および気管では、Nrp1 は VEGF を介した血管透過性を正に調節します。

  2. グローバル Nrp1 ノックアウトマウスの実験結果：グローバル Nrp1 ノックアウトマウスでは、耳の皮膚において VEGF 誘導性の血管透過性が著しく減少しますが、背中の皮膚および気管では、内皮細胞特異的 Nrp1 ノックアウトマウスと同様の結果が得られました。

  3. 周囲血管細胞における Nrp1 の発現：耳の皮膚の周囲血管細胞では Nrp1 の発現が高く、背中の皮膚では発現が低いことがわかり、周囲血管細胞における Nrp1 の発現レベルが、VEGF を介した血管透過性におけるその役割に影響を与える可能性が示唆されました。

  4. Nrp1 と VEGFR2 シグナル経路の相互作用：Nrp1 は、VEGFR2 Y949 サイトのリン酸化を調節することで、VEGF を介した血管透過性に影響を与え、耳の皮膚と背中の皮膚では異なる調節メカニズムを示すことが明らかになりました。

研究の結論と意義

本研究は、Nrp1 が VEGF を介した血管透過性において組織特異的な役割を果たすことを明らかにし、Nrp1 が VEGFR2 シグナル経路を調節することで血管透過性に影響を与える分子メカニズムを解明しました。研究結果は、Nrp1 が耳の皮膚において VEGF を介した血管透過性を負に調節することで血管バリアの安定性を維持する一方で、背中の皮膚および気管では VEGF を介した血管透過性を正に調節することを示しています。さらに、周囲血管細胞における Nrp1 の発現レベルも、VEGF を介した血管透過性におけるその役割に重要な影響を与えることが明らかになりました。

本研究の科学的価値は、Nrp1 が血管透過性において果たす複雑な調節メカニズムを明らかにし、VEGF シグナル経路が血管生物学において果たす役割を理解するための新たな視点を提供した点にあります。さらに、研究結果は、Nrp1 を標的とした血管透過性調節薬の開発に理論的根拠を提供し、潜在的な治療応用の可能性を示しています。

研究のハイライト

  1. 組織特異的な役割：本研究は、Nrp1 が VEGF を介した血管透過性において組織特異的な役割を果たすことを初めて明らかにし、Nrp1 が異なる組織において果たす機能を理解するための新たな視点を提供しました。

  2. Nrp1 と VEGFR2 シグナル経路の相互作用：研究は、Nrp1 が VEGFR2 Y949 サイトのリン酸化を調節することで、VEGF を介した血管透過性に影響を与える分子メカニズムを解明しました。

  3. 周囲血管細胞の役割：研究は、周囲血管細胞における Nrp1 の発現レベルが、VEGF を介した血管透過性におけるその役割に重要な影響を与えることを明らかにし、血管透過性の調節メカニズムを理解するための新たな手がかりを提供しました。

その他の価値ある情報

本研究は、Nrp1 が腫瘍血管新生および血管透過性において果たす潜在的な役割についても探求し、Nrp1 を標的とした腫瘍治療戦略の開発に新たな視点を提供しました。さらに、研究結果は、Nrp1 が糖尿病網膜症や加齢黄斑変性などの他の血管関連疾患において果たす役割を理解するための理論的根拠を提供しています。

本研究は、体系的な実験設計と詳細なデータ分析を通じて、Nrp1 が VEGF を介した血管透過性において果たす複雑な調節メカニズムを明らかにし、血管生物学の分子メカニズムを理解するための重要な科学的根拠を提供しました。