骨格筋再生時のアンロードは、iNOS発現マクロファージのリクルートを遅らせ、サテライト細胞の蓄積を抑制する

Unloading during skeletal muscle regeneration retards iNOS-expressing macrophage recruitment and perturbs satellite cell accumulation.

• Masato Kawashima
• Motoi Miyakawa
• Megumi Sugiyama
• Makoto Miyoshi
• Takamitsu Arakawa

抄録

骨格筋損傷後のアンローディングは、マクロファージ機能の障害に強く起因する方法で、損傷を受けた筋線維の再生過程を乱す。しかし、損傷部位内での炎症性マクロファージのリクルートとサテライト細胞の蓄積の時空間的文脈に及ぼすアンローディングの影響は明らかにされていない。本研究では、筋再生の鍵となる一酸化窒素を合成する誘導性一酸化窒素合成酵素（iNOS）を発現するマクロファージに着目し、ラットの骨格筋挫傷後の尾部懸濁による後肢アンローディング（HU）と体重負荷（WB）による連続アンローディング（HU）を比較した。その結果、WB群では、傷害部位へのiNOSプロ炎症性マクロファージのリクルートが、傷害後48時間目にピークを迎えるまで徐々に増加することがわかった。HU群では、受傷後48時間までのiNOSマクロファージの蓄積はWB群に比べて有意に少なく、72時間後にも増加し続けた。iNOSマクロファージのリクルートの減衰および／または遅延に伴い、傷害後24時間および48時間におけるiNOS全体の発現は、アンロードにより弱まった。さらに、HU群では、ジストロフィン陽性の非損傷部位のサテライト細胞含量は損傷後48時間で減少し、損傷後72時間および96時間の再生部位内の活性化サテライト細胞数はWB群に比べて有意に少なかった。これらの知見は、アンローディング条件下での筋再生は、筋肉損傷後の初期段階では、iNOSマクロファージのリクルートが減衰または遅延し、iNOS発現が低下し、サテライト細胞の蓄積と筋再生が乱れていることを示唆している。

After skeletal muscle injury, unloading disturbs the regenerative process of injured myofibers, in a manner highly attributed to impairment of macrophage functions. However, the effect of unloading on the spatiotemporal context of proinflammatory macrophage recruitment and satellite cell accumulation within the damaged area remains unclear. This study focused on macrophages expressing inducible nitric oxide synthase (iNOS) that synthesize nitric oxide, a key regulator of muscle regeneration, and compared the continuous hindlimb unloading (HU) by tail suspension versus weight-bearing (WB) after skeletal muscle crush injury in rats. We found that in the WB group, the recruitment of iNOS proinflammatory macrophages into the injured site gradually increased until their peak number at 48 h post-injury. In the HU group, the accumulation of iNOS macrophages until 48 h after injury was significantly less than that in the WB group and continued to increase at 72 h. In accordance with attenuated and/or delayed iNOS macrophage recruitment, whole iNOS expression at 24 and 48 h after injury was weakened by unloading. Additionally, in the HU group, satellite cell content of dystrophin-positive non-injured areas diminished at 48 h after injury, and the numbers of activated satellite cells within the regenerating area at 72 and 96 h post-injury were significantly smaller than those in the WB group. These findings suggest that muscle regeneration under unloading conditions results in attenuated and/or delayed recruitment of iNOS macrophages and lower iNOS expression in the early phase after muscle injury, leading to perturbed satellite cell accumulation and muscle regeneration.