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間葉系幹細胞はNotchシグナルを活性化してLPS誘発性肺障害の制御性樹状細胞を誘導する
Mesenchymal stem cells activate Notch signaling to induce regulatory dendritic cells in LPS-induced acute lung injury.
PMID: 32546185 PMCID: PMC7298963. DOI: 10.1186/s12967-020-02410-z.
抄録
背景:
間葉系幹細胞（MSC）は急性肺損傷（ALI）を緩和し、調節性樹状細胞（DCregs）の産生を誘導することが示されているが、これら2つの細胞型の間の潜在的な関連性は不明のままである。本研究の目的は、ALIマウスにおけるMSC誘導性調節性樹状細胞の効果とそのメカニズムを調べることである。
BACKGROUND: Mesenchymal stem cells (MSCs) have been shown to alleviate acute lung injury (ALI) and induce the production of regulatory dendritic cells (DCregs), but the potential link between these two cell types remains unclear. The goal of this study was to investigate the effect and mechanism of MSC-induced regulatory dendritic cells in ALI mice.
材料・方法:
インビボ実験では、肺DCの成熟と病理学的損傷の変化を観察するために、C57BL/6野生型雄マウスをLPSの気管内注射後、異なる時期に犠牲にした。MSCs、DCregsまたはカルボキシフルオレセインジアセテートサクシニミジルエステル（CFSE）標識DCをマウスに尾静脈投与し、フローサイトメトリーを行い、肺DCとT細胞の表現型を測定した。肺損傷は、肺湿潤重量／体重比および病理組織学的解析により推定した。インビトロでは、ウエスタンブロッティングまたはフローサイトメトリーを用いて、培養またはLPS刺激後のMSCまたはDCにおけるNotchリガンドまたは受容体の発現を検出した。最後に、in vivoおよびin vitroで、Notchシグナル伝達阻害剤DAPTを用いて、MSC誘導DCregsおよびその肺保護に対するNotch経路の効果を検証した。
MATERIAL/METHODS: In vivo experiments, C57BL/6 wild-type male mice were sacrificed at different times after intratracheal injection of LPS to observe changes in lung DC maturation and pathological damage. MSCs, DCregs or/and carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester (CFSE)-labeled DCs were administered to the mice by tail vein, and flow cytometry was performed to measure the phenotype of lung DCs and T cells. Lung injury was estimated by the lung wet weight/body weight ratio and histopathological analysis. In vitro, Western blotting or flow cytometry was used to detect the expression of Notch ligand or receptor in MSCs or DCs after coculture or LPS stimulation. Finally, in vivo and in vitro, we used the Notch signaling inhibitor DAPT to verify the effect of the Notch pathway on MSC-induced DCregs and their pulmonary protection.
結果:
その結果、LPSの気管内注射後2時間で肺DCが有意に蓄積・成熟し、肺の病理学的損傷スコアと正の相関を示した。MSC治療は、肺の古典的なDCの数と成熟度の減少を伴うALI肺損傷を緩和した。CFSE標識されたDCは正常群よりもALIマウスの肺に多く移行し、血中のCFSE標識されたDCの排泄は遅かった。また、MSCはCFSE標識DCの肺への移行を抑制し、血中での排泄を促進した。mDCとMSCとの接触共培養により得られたDCregsは、MHCII、CD86、CD40のレベルが低下し、PD-L1のレベルが増加し、リンパ球の増殖および活性化を刺激する能力が低下していた（CD44およびCD69の発現）。 Notch2を発現するmDCは、MSCまたはrhJagged1との共培養後に有意に増加し、MSCはLPS刺激後にJagged1をより多く発現していた。mDCを組換えJagged1で刺激した後、MHCII、CD86、CD40の発現が低いDCも誘導され、rhJagged1とMSCの両方のDCに対する効果はNotch阻害剤DAPTによって遮断された。肺へのDCのリクルートとその成熟に対する間葉系幹細胞の抑制効果は、気道内DAPTによって逆転した。
RESULTS: We showed significant accumulation and maturation of lung DCs 2 h after intratracheal injection of LPS, which were positively correlated with the lung pathological injury score. MSC treatment alleviated ALI lung injury, accompanied by a decrease in the number and maturity of classical DCs in the lungs. CFSE-labeled DCs migrated to the lungs of ALI mice more than those of the normal group, and the elimination of CFSE-labeled DCs in the blood was slower. MSCs inhibited the migration of CFSE-labeled DCs to the lung and promoted their elimination in the blood. DCregs, which are obtained by contact coculture of mDCs with MSCs, expressed reduced levels of MHCII, CD86, CD40 and increased levels of PD-L1, and had a reduced ability to stimulate lymphocyte proliferation and activation (expression of CD44 and CD69). mDCs expressing Notch2 significantly increased after coculture with MSCs or rhJagged1, and MSCs expressed more Jagged1 after LPS stimulation. After stimulation of mDCs with recombinant Jagged1, DCs with low expression of MHCII, CD86 and CD40 were also induced, and the effects of both rhJagged1 and MSCs on DCs were blocked by the Notch inhibitor DAPT. Intra-airway DAPT reversed the inhibitory effect of mesenchymal stem cells on DC recruitment to the lungs and its maturation.
結論:
その結果、MSCはNotchシグナルを活性化してDCregsの産生を誘導することで、LPS誘導性ALIを減衰させることが示唆された。
CONCLUSIONS: Our results suggested that the recruitment and maturation of lung DCs is an important process in early ALI, MSCs attenuate LPS-induced ALI by inducing the production of DCregs by activating Notch signaling.