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VEGF/VEGFR-2 システムは PI3K-AKT 依存性経路を介して Phoneutria nigriventer クモ毒に対する神経保護作用を示す
VEGF/VEGFR-2 system exerts neuroprotection against Phoneutria nigriventer spider envenomation through PI3K-AKT-dependent pathway.
PMID: 32649934 DOI: 10.1016/j.toxicon.2020.06.019.
抄録
本研究は、Phoneutria nigriventer spider venom (PNV)を投与したラットの海馬でVEGF/VEGFR-2が上昇する理由を明らかにすることを目的としたものである。PNVはNaチャネルの不活性化を遅延させ、CaおよびKチャネルを遮断し、グルタミン酸放出を増加させ、血液脳破壊（BBBBb）、脳浮腫および重度の興奮毒性を引き起こす。FT-IR分光分析では、VEGFR-2(KDR/Flk-1)シグナル伝達を介した分子生化学的状態の変化が確認されました。VEGF/VEGFR-2の結合をイトラコナゾールで前処理することで、VEGF、BBB関連タンパク質、ZO-1、β-カテニン、ラミニン、P-gp（P-糖タンパク質）、Neu-N（ニューロンの生存率マーカー）、MAPKリン酸化p38の発現が低下し、リン酸化ERKとSrc経路の発現が増加すると同時に、1-2時間後には動物の状態がすぐに悪化することを示した。5時間後には、動物の回復の兆候と同時に、保護に関連するタンパク質（HIF-1α、VEGF、VEGFR-1、VEGFR-2、Neu-N、オクルーディン、β-カテニン、ラミニン、P-gp排出タンパク質、リン酸化-p38）が増加しており、p38経路の活性化と傍細胞経路の強化が示唆された。しかし、BBBの細胞間移動とカスパーゼ3は減少した（アポトーシス経路の活性化）。24時間後には細胞間経路は生理的な状態を取り戻したが、VEGF/VEGFR-2結合阻害を受けた動物では生存促進経路PI3K/(p-Akt)が低下したのに対し、イトラコナゾールを投与していないPNV群では有意に活性化していた。VEGF/VEGFR-2結合の阻害により、5時間が海馬の損傷を逆転させるためのターニングポイントであることが明らかになった。以上の結果から、PNV誘発損傷に対する神経保護経路として、セリン-スレオニンキナーゼAktを介したVEGFR-2シグナル伝達が確認された。今後、PNVの作用機序を解明するためには、さらなる研究が必要である。
This study was undertaken to elucidate why VEGF/VEGFR-2 is elevated in the hippocampus of rats injected with Phoneutria nigriventer spider venom (PNV). PNV delays Na channels inactivation; blocks Ca and K channels, increases glutamate release, causes blood-brain breakdown (BBBb), brain edema and severe excitotoxicity. Analytical FT-IR spectroscopy showed profound alteration in molecular biochemical state, with evidences for VEGFR-2 (KDR/Flk-1) signaling mediation. By blocking VEGF/VEGFR-2 binding via pre-treatment with itraconazole we demonstrated that animals' condition was deteriorated soon at 1-2 h post-PNV exposure concurrently with decreased expression of VEGF, BBB-associated proteins, ZO-1, β-catenin, laminin, P-gp (P-glycoprotein), Neu-N (neuron's viability marker) and MAPKphosphorylated-p38, while phosphorylated-ERK and Src pathways were increased. At 5 h and coinciding with insipient signs of animals' recuperation, the proteins associated with protection (HIF-1α, VEGF, VEGFR-1, VEGFR-2, Neu-N, occludin, β-catenin, laminin, P-gp efflux protein, phosphorylated-p38) increased thus indicating p38 pathway activation together with paracellular route strengthening. However, the BBB transcellular trafficking and caspase-3 in creased (pro-apoptotic pathway activation). At 24 h, the transcellular route reestablished physiological state but the pro-survival pathway PI3K/(p-Akt) dropped in animals underwent VEGF/VEGFR-2 binding inhibition, whereas it was significantly activated at matched interval in PNV group without prior itraconazole; these results demonstrate impaired VEGF' survival effects at 24 h. The inhibition of VEGF/VEGFR-2 binding identified 5 h as turning point at which multi-level dynamic interplay was elicited to reverse hippocampal damage. Collectively, the data confirmed VEGFR-2 signaling via serine-threonine kinase Akt as neuroprotective pathway against PNV-induced damage. Further studies are needed to elucidate mechanisms underlying PNV effects.
Copyright © 2020. Published by Elsevier Ltd.