LPAR2受容体の活性化は、マウス大腸における放射線誘発性のアピカルジャンクショナルコンプレックスの破壊と粘膜バリア機能障害を減衰させる

LPAR2 receptor activation attenuates radiation-induced disruption of apical junctional complexes and mucosal barrier dysfunction in mouse colon.

• Pradeep K Shukla
• Avtar S Meena
• Ruchika Gangwar
• Erzsebet Szabo
• Andrea Balogh
• Sue Chin Lee
• Alain Vandewalle
• Gabor Tigyi
• RadhaKrishna Rao

抄録

大腸上皮のタイトジャンクション(TJ)とバリア機能は、電離放射線に対して非常に敏感である。我々は、γ線照射による結腸上皮バリア機能障害に対するリゾホスファチジン酸(LPA)及びそのアナログであるラジオプロテイン-1の効果を、Caco-2及びm-IC細胞モノレイヤーを用いてin vitro及びマウスを用いて評価した。マウスは、全身照射（TBI）または部分照射（PBI-BM5）のいずれかを受けた。腸管バリア機能は、TJタンパク質の免疫蛍光局在、粘膜イヌリン透過性、血漿リポ多糖（LPS）レベルを解析することにより評価した。酸化ストレスは、タンパク質チオール酸化および抗酸化mRNAを測定することにより解析した。Caco-2およびm-IC細胞単層において、LPAは放射線誘発性のTJタンパク質の再分布を減衰させたが、これはRho-キナーゼ阻害剤によって阻害された。マウスでは、TBIおよびPBI-BM5は、大腸上皮タイトジャンクションおよびアドヒデンスジャンクションを破壊し、粘膜透過性を増加させ、血漿LPSを上昇させた；TBIによるTJの破壊は、野生型マウスに比べてLpar2マウスでより重篤であった。RP1を照射前または照射後に投与すると、TBIおよびPBI-BM5によるTJ障害、バリア機能障害、エンドトキシン血症が緩和され、タンパク質チオール酸化、抗酸化遺伝子発現のダウンレギュレーション、コフィリン活性化、およびアクチン細胞骨格のリモデリングを伴った。これらのデータは、LPAR2受容体の活性化が、γ線照射による大腸粘膜バリア機能障害とエンドトキセミアを予防し、緩和することを示している。

The tight junction (TJ) and barrier function of colonic epithelium is highly sensitive to ionizing radiation. We evaluated the effect of lysophosphatidic acid (LPA) and its analog, Radioprotein-1, on γ-radiation-induced colonic epithelial barrier dysfunction using Caco-2 and m-IC cell monolayers in vitro and mice in vivo. Mice were subjected to either total body irradiation (TBI) or partial body irradiation (PBI-BM5). Intestinal barrier function was assessed by analyzing immunofluorescence localization of TJ proteins, mucosal inulin permeability, and plasma lipopolysaccharide (LPS) levels. Oxidative stress was analyzed by measuring protein thiol oxidation and antioxidant mRNA. In Caco-2 and m-IC cell monolayers, LPA attenuated radiation-induced redistribution of TJ proteins, which was blocked by a Rho-kinase inhibitor. In mice, TBI and PBI-BM5 disrupted colonic epithelial tight junction and adherens junction, increased mucosal permeability, and elevated plasma LPS; TJ disruption by TBI was more severe in Lpar2 mice compared to wild-type mice. RP1, administered before or after irradiation, alleviated TBI and PBI-BM5-induced TJ disruption, barrier dysfunction, and endotoxemia accompanied by protein thiol oxidation and downregulation of antioxidant gene expression, cofilin activation, and remodeling of the actin cytoskeleton. These data demonstrate that LPAR2 receptor activation prevents and mitigates γ-irradiation-induced colonic mucosal barrier dysfunction and endotoxemia.

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