酸化銅ナノ粒子は線維芽細胞のアポトーシスを誘導して肥大性瘢痕を減少させる

Cuprous oxide nanoparticles reduces hypertrophic scarring by inducing fibroblast apoptosis.

• Yongqiang Xiao
• Dayuan Xu
• Hongyuan Song
• Futing Shu
• Pei Wei
• Xiaolan Yang
• Chenjian Zhong
• Xiaohong Wang
• Werner Eg Müller
• YongJun Zheng
• Shichu Xiao
• Zhaofan Xia

抄録

背景:

アポトーシスの減少と線維芽細胞の過剰な増殖は肥大性瘢痕形成の進行に寄与する。酸化銅ナノ粒子（CONP）は、アポトーシスを誘導し、腫瘍細胞の増殖を抑制することで腫瘍を抑制しただけでなく、創傷治癒を促進した可能性がある。本研究の目的は、in vivoおよびin vitroでの肥大性瘢痕形成に対するCONPsの治療効果をさらに探求することであった。

Background: Less apoptosis and excessive growth of fibroblasts contribute to the progression of hypertrophic scar formation. Cuprous oxide nanoparticles (CONPs) could have not only inhibited tumor by inducing apoptosis and inhibiting proliferation of tumor cells, but also promoted wound healing. The objective of this study was to further explore the therapeutic effects of CONPs on hypertrophic scar formation in vivo and in vitro.

方法:

生体内では、ニュージーランドのアルビノウサギを用いて、ウサギの耳の傷跡モデルを確立した。各耳に6つの全厚円形の傷（直径10mm）を作った。術後14日目に完全な再剥離が観察された後、創部にCONPsまたは5%ブドウ糖液を腔内注射した。各創部の写真と超音波写真を毎週撮影し、さらに組織形態学的分析のために35日目に瘢痕を採取した。インビトロでは、ヒト肥大性瘢痕線維芽細胞（ＨＳＦ）のアポトーシスおよび増殖におけるＣＯＮＰの役割を、トンネルアッセイ、アネキシンＶ／ＰＩ染色、細胞周期解析、およびＥｄＵ増殖アッセイにより評価した。また、線維芽細胞によるCONPのエンドサイトーシスを透過型電子顕微鏡（TEM）で検出し、ミトコンドリア膜電位と活性酸素産生を検出した。

Methods: In vivo, a rabbit ear scar model was established on New Zealand albino rabbits. Six full-thickness and circular wounds (10 mm diameter) were made to each ear. Following complete re-epithelization observed on postoperative day 14, an intralesional injection of CONPs or 5% glucose solution was conducted to the wounds. The photo and ultrasonography of each wound were taken every week and scars were harvested on day 35 for further histomorphometric analysis. In vitro, the role of CONPs in human hypertrophic scar fibroblasts (HSFs) apoptosis and proliferation were evaluated by Tunnel assay, Annexin V/PI staining, cell cycle analysis, and EdU proliferation assay. The endocytosis of CONPs by fibroblasts were detected through transmission electron microscopy (TEM) and the mitochondrial membrane potential and ROS production were also detected.

結果:

in vivoでは、CONPを皮内注射することにより、瘢痕の外観およびコラーゲンの配列が有意に改善され、瘢痕隆起指数（SEI）が低下した。in vitroでは、CONPは濃度依存的にHSFの増殖を顕著に抑制し、アポトーシスを誘導した。また、CONPはミトコンドリアにエンドサイト化され、ミトコンドリア膜電位を低下させ、活性酸素の産生を増加させることが示唆された。

Results: In vivo, intralesional injections of CONPs could significantly improve the scar appearance and collagen arrangement, and decreased scar elevation index (SEI). In vitro, CONPs could prominently inhibit proliferation and induce apoptosis in HSFs in a concentration-dependent manner. In addition, CONPs could be endocytosed into mitochondria，damage the mitochondrial membrane potential and increase ROS production.

結論:

CONPsは、HSFsの増殖を抑制し、HSFsのアポトーシスを誘導することで、肥大性瘢痕の治療薬としての可能性を有していた。

Conclusion: CONPs possessed the therapeutic potential in the treatment of hypertrophic scar by inhibiting HSFs proliferation and inducing HSFs apoptosis.