滋賀トキシンはヒト糸球体微小血管内皮におけるSyndecan-4および接着分子ICAM-1の発現を選択的にアップレギュレートする

Shiga Toxin Selectively Upregulates Expression of Syndecan-4 and Adhesion Molecule ICAM-1 in Human Glomerular Microvascular Endothelium.

• Elena B Volokhina
• Wouter J C Feitz
• Lonneke M Elders
• Thea J A M van der Velden
• Nicole C A J van de Kar
• Lambertus P W J van den Heuvel

抄録

溶血性尿毒症症候群（HUS）は、滋賀トキシン（Stx）産生菌（STEC）への感染が先行することが多い重篤な腎疾患である。HUS時のヒト糸球体微小血管内皮細胞（HGMVEC）に対するStx媒介性炎症の正確なメカニズムはまだよくわかっていない。本研究では、Stx1が白血球介在性炎症および補体介在性炎症に関与するタンパク質の遺伝子発現に及ぼす影響を調べた。その結果、Stx1は、腫瘍壊死因子α（TNFα）で事前に刺激されたHGMVECにおいて、ヘパラン硫酸プロテオグリカン（HSPG）シンデカン-4のmRNAおよびタンパク質発現を増強することが示された。CD44はmRNAレベルではアップレギュレーションされたが、タンパク質レベルではアップレギュレーションされなかった。さらに、Stx1はHGMVECにおいて細胞間接着分子-1（ICAM-1）のmRNA、細胞表面発現、上清レベルを上昇させた。興味深いことに、C3 mRNAはアップレギュレートされていたが、オルタナティブパスウェイ（AP）成分のタンパク質レベルへの影響は観察されなかった。観察されたすべての効果は、内皮研究で使用される一般的なモデル細胞型であるヒト臍帯内皮細胞（HUVEC）よりもHGMVECにおいてはるかに強いものであった。今回の結果は、HUS の病態における Stx1 の役割について新たな知見を与えるものである。今後、STEC-HUS治療のためにSyndecan-4やICAM-1の過剰発現を標的とした研究が行われる可能性がある。

Hemolytic uremic syndrome (HUS) is a severe renal disease that is often preceded by infection with Shiga toxin (Stx)-producing (STEC). The exact mechanism of Stx-mediated inflammation on human glomerular microvascular endothelial cells (HGMVECs) during HUS is still not well understood. In this study, we investigated the effect of Stx1 on the gene expression of proteins involved in leucocyte-mediated and complement-mediated inflammation. Our results showed that Stx1 enhances the mRNA and protein expression of heparan sulfate proteoglycan (HSPG) syndecan-4 in HGMVECs pre-stimulated with tumor necrosis factor α (TNFα). CD44 was upregulated on mRNA but not on protein level; no effect on the mRNA expression of other tested HSPGs glypican-1 and betaglycan was observed. Furthermore, Stx1 upregulated the mRNA, cell surface expression, and supernatant levels of the intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1) in HGMVECs. Interestingly, no effect on the protein levels of alternative pathway (AP) components was observed, although C3 mRNA was upregulated. All observed effects were much stronger in HGMVECs than in human umbilical endothelial cells (HUVECs), a common model cell type used in endothelial studies. Our results provide new insights into the role of Stx1 in the pathogenesis of HUS. Possibilities to target the overexpression of syndecan-4 and ICAM-1 for STEC-HUS therapy should be investigated in future studies.