Netrin-1は糖尿病における血管内皮機能の新規調節因子である

Netrin-1 is a novel regulator of vascular endothelial function in diabetes.

• Haroldo A Toque
• Aracely Fernandez-Flores
• Riyaz Mohamed
• Ruth B Caldwell
• Ganesan Ramesh
• R William Caldwell

抄録

背景:

Netrin-1は、軸索誘導分子として同定された分泌性のラミニン様タンパク質であり、心血管系において重要な役割を果たすことが示されている。最近の研究では、糖尿病マウスの心筋損傷に対する心筋保護作用だけでなく、ネットリン-1の血管新生、抗アポトーシス、抗炎症作用が明らかにされています。

BACKGROUND: Netrin-1, a secreted laminin-like protein identified as an axon guidance molecule, has been shown to be of critical importance in the cardiovascular system. Recent studies have revealed pro-angiogenic, anti-apoptotic and anti-inflammatory properties of netrin-1 as well as cardioprotective actions against myocardial injury in diabetic mice.

エイム:

netrin-1トランスジェニックマウス（Tg3）および培養ウシ大動脈内皮細胞（BAEC）を用いて、糖尿病および高グルコース（HG）誘発性血管内皮機能障害（VED）におけるnetrin-1の役割を調べること。

AIM: To examine the role of netrin-1 in diabetes-and high glucose (HG)-induced vascular endothelial dysfunction (VED) using netrin-1 transgenic mice (Tg3) and cultured bovine aortic endothelial cells (BAEC).

主な成果:

netrin-1の過剰発現は糖尿病マウスの大動脈における糖尿病誘発性VEDを抑制し、netrin-1投与はBAECにおける一酸化窒素合成酵素(NOS)機能のHG誘発性障害を減衰させた。

MAIN OUTCOME: Overexpression of netrin-1 prevented diabetes-induced VED in aorta from diabetic mice and netrin-1 treatment attenuated HG-induced impairment of nitric oxide synthase (NOS) function in BAECs.

方法と結果:

実験は、ストレプトゾトシン（STZ）で糖尿病化したTg3マウスと対照マウス（WT）、およびHG（25 mmol/L）で処理したBAECで行われた。糖尿病マウスと非糖尿病マウスのTg3マウスとWTマウスの大動脈において、ネットリン-1とその受容体DCC、炎症とアポトーシスのマーカー、血管機能のレベルを評価した。WTマウスの血管ネットリン-1は糖尿病条件下で減少した。非糖尿病性Tg3マウスとWTマウスの大動脈では、内皮依存性最大弛緩(MEDR)が類似していた(それぞれ83%と87%)。糖尿病WTマウスの大動脈ではMEDRが著しく低下していた（51％）。この効果はTg3マウスの糖尿病性大動脈（70％）では有意に抑制されていた。Tg3糖尿病マウスの血管弛緩の改善は、phospho-ERK1/2のレベルの増加、酸化ストレス、NFκB、COX-2、p16INK4A、開裂したカスパーゼ-3、p16およびp53 mRNAのレベルの減少と関連していた。Netrin-1の投与は、BAECsにおけるNO産生のHG誘発性低下と酸化ストレスおよびアポトーシスの上昇を抑制した。

METHODS AND RESULTS: Experiments were performed in Tg3 and littermate control (WT) mice rendered diabetic with streptozotocin (STZ) and in BAECs treated with HG (25 mmol/L). Levels of netrin-1 and its receptor DCC, markers of inflammation and apoptosis and vascular function were assessed in aortas from diabetic and non-diabetic Tg3 and WT mice. Vascular netrin-1 in WT mice was reduced under diabetic conditions. Aortas from non-diabetic Tg3 and WT mice showed similar maximum endothelium-dependent relaxation (MEDR) (83% and 87%, respectively). MEDR was markedly impaired in aorta from diabetic WT mice (51%). This effect was significantly blunted in Tg3 diabetic aortas (70%). Improved vascular relaxation in Tg3 diabetic mice was associated with increased levels of phospho-ERK1/2 and reduced levels of oxidant stress, NFκB, COX-2, p16INK4A, cleaved caspase-3 and p16 and p53 mRNA. Netrin-1 treatment prevented the HG-induced decrease in NO production and elevation of oxidative stress and apoptosis in BAECs.

結論:

糖尿病はnetrin-1の大動脈レベルを減少させる。しかしながら、netrin-1の過剰発現は、糖尿病誘発性VEDを減衰させ、p-ERK1/2の発現を増加させ、酸化ストレスおよび炎症性およびアポトーシスプロセスを抑制しながら、NOレベルの減少を制限する。netrin-1の機能を高めることは、糖尿病における血管機能障害を予防するための有用な治療手段となる可能性があります。

CONCLUSIONS: Diabetes decreases aortic levels of netrin-1. However, overexpression of netrin-1 attenuates diabetes-induced VED and limits the reduction of NO levels, while increasing expression of p-ERK1/2, and suppressing oxidative stress and inflammatory and apoptotic processes. Enhancement of netrin-1 function may be a useful therapeutic means for preventing vascular dysfunction in diabetes.