網膜虚血再灌流障害におけるHDAC3の役割

背景紹介

網膜虚血によって誘発される網膜症は、糖尿病網膜症（diabetic retinopathy、DR）や中心網膜動脈および静脈閉塞症を含む一般的な視覚障害の重要な特徴です。この虚血性網膜症の治療効果は一般的に不十分であり、新しい治療法の設計には関連する疾患メカニズムの深い理解が急務です。ヒストン脱アセチル化酵素（histone deacetylases、HDACs）は遺伝子発現とタンパク質機能を調節する重要な酵素群であり、前臨床研究では非特異的HDAC阻害剤が網膜損傷を軽減できることが示されています。全てのHDACsの中で、ヒストン脱アセチル化酵素3（HDAC3）はクラスIヒストン脱アセチル化酵素サブタイプであり、マクロファージの炎症反応において中心的な役割を果たします。我々の以前の研究では、マウスの網膜虚血再灌流（ischemia-reperfusion、IR）障害モデルにおいて、骨髄系細胞でHDAC3が上方制御されることを発見しました。しかし、この細胞事象が網膜IR障害に本質的に寄与するかどうかは現在のところ不明です。

研究源

この研究はRami A. Shahror、Esraa Shosha、Carol Morris、Melissa Wild、Shengyu Mu、Gabor Csanyi、Marjan Boerma、Nancy J. RuschおよびAbdelrahman Y. Fouda（*責任著者）らによって完成され、著者らはアーカンソー大学医科学部、オーガスタ大学、カイロ大学などの機関に所属しています。論文は「Journal of Neuroinflammation」2024年第21巻に掲載されました。

研究プロセス

研究対象とプロセス

研究対象には骨髄系細胞特異的HDAC3ノックアウトマウス（M-HDAC3 KO）と対照群マウスが含まれます。これらのマウスは網膜IR障害実験に使用され、一連の方法で観察されました。これには光干渉断層撮影（optical coherence tomography、OCT）、網膜電図（electroretinography、ERG）、ウェスタンブロット、免疫蛍光標識などが含まれ、HDAC3の網膜神経血管障害への影響を具体的に明らかにしました。

具体的な実験プロセスは以下の通りです：

1. マウス網膜虚血再灌流モデルの確立：マウスを麻酔後、眼圧を110 mmHgまで上げ、60分間維持して網膜虚血を誘導し、その後針を取り除いて再灌流を実現しました。

2. マウスのサンプル処理：異なる時点（2日、7日、14日）でサンプリングし、関連検査を行いました。例えば、血管透過性、網膜厚、神経変性、視機能などを観察しました。

3. 薬物処理と群分け：野生型マウスに特異的HDAC3阻害剤（RGFP966）を投与し、マウスに網膜IR障害を与え、その保護効果を観察しました。

実験詳細

1. 光干渉断層撮影（OCT）：網膜IR 7日後、OCTを用いて生体マウスで網膜厚をスキャンし、その完全性を評価しました。

2. 網膜電図（ERG）：深部視覚応答を記録し、暗順応下での波幅と内側網膜の機能を定量化しました。

3. 血管透過性検出：ウェスタンブロット、フルオレセイン血管造影、エバンスブルー染色を通じて、網膜血管の完全性を分析しました。

4. 骨髄系細胞反応の検出：フローサイトメトリーを用いて網膜中の骨髄系細胞反応を定量分析し、CD45とCD11bで標識された骨髄系細胞群を評価しました。

5. アポトーシス細胞を除去する骨髄系細胞の機能：共焦点顕微鏡とin vitro貪食実験を用いて、アポトーシス細胞とHDAC3欠損骨髄系細胞の死細胞除去における差異を検出しました。

主な研究結果

1. マウスとヒトの網膜におけるHDAC3の発現：HDAC3はマウス網膜IR障害後の骨髄系細胞で上方制御され、糖尿病網膜症患者の網膜サンプルでもHDAC3の脱アミノ酵素発現が見られました。

2. HDAC3ノックアウトの網膜IR後の神経変性に対する保護作用：HDAC3ノックアウトマウスでは網膜内神経細胞の保存、血管完全性の維持、網膜厚の保護が示されました。

3. 視機能の改善：ERG検査では、HDAC3欠損マウスが網膜IR障害後、対照群よりも有意に優れた視機能を示しました。

4. 骨髄系細胞の増殖と浸潤への影響：HDAC3欠損マウスでは骨髄系細胞の増殖と浸潤が低下しました。

5. HDAC3欠損による細胞除去効果の促進：HDAC3欠損骨髄系細胞は、アポトーシス細胞を貪食する活性が高くなりました。

6. 薬理学的HDAC3阻害の効果：野生型マウスにHDAC3阻害剤RGFP966を投与したところ、HDAC3遺伝子ノックアウトの効果と同様の顕著な神経保護と網膜完全性保護が観察されました。

研究結論

この研究は初めて、HDAC3が骨髄系細胞において貪食細胞死後を抑制することで網膜虚血再灌流障害を促進し、HDAC3を削除することで骨髄系細胞の死細胞除去修復メカニズムを強化し、障害の緩和に役立つという直接的な証拠を提供しました。これはHDAC3を標的とする新しい治療戦略を提供し、虚血障害後の網膜の完全性と機能回復を保護するための新しい治療法の設計に用いられる可能性があります。

研究のハイライト

1. 新しいメカニズムの発見：初めてHDAC3の骨髄系細胞の貪食細胞死に対する抑制作用、およびHDAC3が網膜IR障害を促進する重要な分子であることを明らかにしました。
2. 多様な技術手段：OCT、ERG、ウェスタンブロット、フローサイトメトリーなど、多くの現代技術を採用し、効果が確実です。
3. 潜在的な応用価値：HDAC3阻害剤（RGFP966）がマウス体内でHDAC3遺伝子ノックアウトと同様の保護効果を示し、その潜在的な臨床応用を示唆しています。

意義と価値

本研究はHDAC3が網膜虚血再灌流障害における重要な負の調節因子であることを確認し、骨髄系細胞がアポトーシス細胞を除去して障害を修復するメカニズムを抑制することを明らかにし、HDAC3を治療標的とする新しいアイデアを提供しました。同時に、RGFP966の応用はHDAC3阻害剤の治療潜在力を証明しました。さらに、この研究は網膜虚血性網膜症の深い研究の基礎を築き、臨床結果を改善するための新しい治療法の策定を推進する可能性があります。

全体として、この研究は網膜虚血再灌流障害の治療に新しい視点と潜在的な戦略を提供し、重要な科学的および臨床的意義を持っています。