コラーゲン受容体のクロストークがα平滑筋アクチン依存性コラーゲン遺伝子の発現を決定する

Collagen receptor cross-talk determines α-smooth muscle actin-dependent collagen gene expression in angiotensin II-stimulated cardiac fibroblasts.

• Harikrishnan V
• Allen Sam Titus
• Randy T Cowling
• Shivakumar Kailasam

抄録

心臓リモデリングの悪影響を受けている間の筋線維芽細胞による過剰なコラーゲン沈着は、心機能を損なう可能性のある心筋線維化を引き起こす。したがって、心筋線維芽細胞におけるコラーゲン遺伝子発現のメカニズムを解明することは、重要な臨床目標である。コラーゲン受容体である、コラーゲン特異的受容体チロシンキナーゼであるディスコイジンドメイン受容体2（DDR2）とインテグリン-β1は、組織の線維化を媒介することが報告されている。本研究では、アンジオテンシンII（Ang II）刺激心筋線維芽細胞におけるコラーゲンα1(I)遺伝子発現の制御におけるDDR2-インテグリン-β1クロストークの役割を明らかにした。遺伝子サイレンシング/過剰発現アプローチ、電気泳動モビリティシフトアッセイ、およびChIPからの結果から、DDR2は細胞外シグナル制御キナーゼ1/2マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(ERK1/2 MAPK)依存性形質転換成長因子-βを介して作用することが明らかになった。1 (TGF-β1)シグナル伝達によりアクチベータープロテイン-1 (AP-1)が活性化され、その結果、Ang II刺激を受けた心筋線維芽細胞におけるコラーゲン結合インテグリン-β1の発現が転写的に増強されます。DDR2-integrin-β1との関連は、自然発症高血圧ラットやDDR2ノックアウトマウスでも明らかになりました。さらに、DDR2はインテグリン-β1を介して、Ang IIに曝露した心筋線維芽細胞におけるα平滑筋アクチン（α-SMA）とコラーゲンI型の発現を制御することが明らかになった。また、α-SMAは、DDR2-integrin-β1軸の下流で、Caチャネル、一過性受容体電位陽イオンチャネルサブファミリーCメンバー6（TRPC6）、および線維化転写因子Yes-associated protein（YAP）を介して、コラーゲンα1(I)遺伝子の発現を制御していることが明らかになった。この知見は、線維芽細胞から筋線維芽細胞への転換がコラーゲン発現に機械的に結合していることを示唆している。コラーゲン受容体のクロストークが、心臓線維芽細胞におけるα-SMA依存性のI型コラーゲン発現の下にあるという観察は、心臓におけるコラーゲン遺伝子発現に関与する複雑なメカニズムの理解を広げ、心臓線維芽細胞の線維化に関連している可能性がある。

Excessive collagen deposition by myofibroblasts during adverse cardiac remodeling leads to myocardial fibrosis that can compromise cardiac function. Unraveling the mechanisms underlying collagen gene expression in cardiac myofibroblasts is therefore an important clinical goal. The collagen receptors, discoidin domain receptor 2 (DDR2), a collagen-specific receptor tyrosine kinase, and integrin-β1, are reported to mediate tissue fibrosis. Here, we probed the role of DDR2-integrin-β1 cross-talk in the regulation of collagen α1(I) gene expression in angiotensin II (Ang II)-stimulated cardiac fibroblasts. Results from gene silencing/overexpression approaches, electrophoretic mobility shift assays, and ChIP revealed that DDR2 acts via extracellular signal-regulated kinase 1/2 mitogen-activated protein kinase (ERK1/2 MAPK)-dependent transforming growth factor-β1 (TGF-β1) signaling to activate activator protein-1 (AP-1) that in turn transcriptionally enhances the expression of collagen-binding integrin-β1 in Ang II-stimulated cardiac fibroblasts. The DDR2-integrin-β1 link was also evident in spontaneously hypertensive rats and DDR2-knockout mice. Further, DDR2 acted via integrin-β1 to regulate α-smooth muscle actin (α-SMA) and collagen type I expression in Ang II-exposed cardiac fibroblasts. Downstream of the DDR2-integrin-β1 axis, α-SMA was found to regulate collagen α1(I) gene expression via the Ca channel, transient receptor potential cation channel subfamily C member 6 (TRPC6), and the profibrotic transcription factor, Yes-associated protein (YAP). This finding indicated that fibroblast-to-myofibroblast conversion is mechanistically coupled to collagen expression. The observation that collagen receptor cross-talk underlies α-SMA-dependent collagen type I expression in cardiac fibroblasts expands our understanding of the complex mechanisms involved in collagen gene expression in the heart and may be relevant to cardiac fibrogenesis.

© 2019 V et al.