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MALDI-MSIは、照射後の組織学的に異なる肺病理学的にN-グリカンの変化を空間的にマップします
MALDI-MSI spatially maps N-glycan alterations to histologically distinct pulmonary pathologies following irradiation.
PMID: 32665567 DOI: 10.1038/s41598-020-68508-y.
抄録
放射線誘発性肺障害は、時間の経過とともに発症する病理学的変化の非常に複雑な組み合わせであり、疾患の発症の重症度は線量依存性である。致死量の放射線照射を受けた後、浮腫、肺炎、線維化の組み合わせにより、罹患率および死亡率が上昇することがある。タンパク質のグリコシル化は、多くの生物学的および免疫学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている。糖鎖修飾プロファイルの変化は、感染症、炎症、癌などの疾患で検出されています。我々は、質量分析イメージングを用いて、臨床的に潜伏している期間と放射線照射後180日の時点でのN-グリカンの空間的マッピングを行い、異なる病理学的変化を明らかにした。その結果、高マンノース、ハイブリッド、複合型のN-グリカンの変化が確認され、それらは粘液や歯槽骨-気管支の過形成、2型上皮細胞の増殖、マクロファージの蓄積、浮腫、線維化などの領域に局在していた。グリコシル化プロファイルは、ほとんどの変化が臨床症状の発症前に病理学的症状の結果として起こることを示している。5つのN-グリカンにおける変化は、曝露後の時間の関数として同定された。N-グリカンがこれらの病理学的症状の発現、特にマクロファージの蓄積とその表現型において果たす機能的役割を理解することは、放射線誘発性肺障害の治療のための新たな治療法の道筋につながる可能性がある。
Radiation-induced lung injury is a highly complex combination of pathological alterations that develop over time and severity of disease development is dose-dependent. Following exposures to lethal doses of irradiation, morbidity and mortality can occur due to a combination of edema, pneumonitis and fibrosis. Protein glycosylation has essential roles in a plethora of biological and immunological processes. Alterations in glycosylation profiles have been detected in diseases ranging from infection, inflammation and cancer. We utilized mass spectrometry imaging to spatially map N-glycans to distinct pathological alterations during the clinically latent period and at 180 days post-exposure to irradiation. Results identified alterations in a number of high mannose, hybrid and complex N-glycans that were localized to regions of mucus and alveolar-bronchiolar hyperplasia, proliferations of type 2 epithelial cells, accumulations of macrophages, edema and fibrosis. The glycosylation profiles indicate most alterations occur prior to the onset of clinical symptoms as a result of pathological manifestations. Alterations in five N-glycans were identified as a function of time post-exposure. Understanding the functional roles N-glycans play in the development of these pathologies, particularly in the accumulation of macrophages and their phenotype, may lead to new therapeutic avenues for the treatment of radiation-induced lung injury.