マウス子宮における平滑筋層の形成を調節する発生機構†

Developmental mechanisms regulating the formation of smooth muscle layers in the mouse uterus†.

• Tadaaki Nakajima
• Naoto Sakai
• Miho Nogimura
• Yasuhiro Tomooka

抄録

子宮平滑筋細胞は間葉系細胞から分化し、子宮筋層の筋細胞同士をつなぐギャップジャンクションが形成される。新生児期において、平滑筋細胞を上皮近傍に移植すると、子宮平滑筋層は上皮から離れた位置に位置することから、上皮が平滑筋細胞の分化、増殖、移動に重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究では、マウス子宮における平滑筋層の形成を制御する発生機構をin vitro培養モデルを用いて解析した。平滑筋細胞の分化は新生児期に起こり、外層ではACTA2遺伝子の発現が増加し、出生後15日目までに子宮平滑筋細胞の細胞膜ではGJA1が発現しなかったことから、平滑筋細胞の分化は新生児期に起こった。上皮が平滑筋細胞の分化に及ぼす影響を解析するために、生後3日目にp53-/-マウスからバルク子宮間葉系細胞株を樹立した（P3US細胞）。ミュラー管上皮細胞（E1細胞）との共培養は、E1細胞からバルクP3US細胞のうちACTA2陽性細胞の反発性遊走を誘導したが、P3US細胞からクローン化された100％ACTA2陽性平滑筋細胞株および陰性平滑筋細胞株のいずれの遊走にも影響を及ぼさなかった。このように、子宮上皮細胞は間葉系細胞を介した平滑筋細胞の反発性遊走に間接的に影響を与えていた。E1細胞によるコンディショニング培地は、P3US細胞から樹立されたクローン細胞の平滑筋細胞への分化を抑制した。したがって、子宮上皮は、子宮上皮に隣接する幹様前駆細胞間葉系細胞の平滑筋細胞への分化を阻害する。

Uterine smooth muscle cells differentiate from mesenchymal cells, and gap junctions connect the muscle cells in the myometrium. At the neonatal stage, a uterine smooth muscle layer is situated away from the epithelium when smooth muscle cells are grafted near the epithelium, suggesting that the epithelium plays an important role in differentiation, proliferation, and/or migration of smooth muscle cells. In this study, developmental mechanisms regulating the formation of the smooth muscle layers in the mouse uterus were analyzed using an in vitro culture model. Differentiation of smooth muscle cells occurs at a neonatal stage because ACTA2 gene expression was increased at the outer layer, and GJA1 was not expressed in cellular membranes of uterine smooth muscle cells by postnatal day 15. To analyze the effects of the epithelium on the differentiation of smooth muscle cells, a bulk uterine mesenchymal cell line was established from p53-/- mice at postnatal day 3 (P3US cells). Co-culture with Müllerian ductal epithelial cells (E1 cells) induced repulsive migration of ACTA2-positive cells among bulk P3US cells from E1 cells, but it had no effects on the migration of any of 100% ACTA2-positive or negative smooth muscle cell lines cloned from P3US cells. Thus, uterine epithelial cells indirectly affected the repulsive migration of smooth muscle cells via mesenchymal cells. Conditioned medium by E1 cells inhibited differentiation into smooth muscle cells of clonal cells established from P3US cells. Therefore, the uterine epithelium inhibits the differentiation of stem-like progenitor mesenchymal cells adjacent to the epithelium into smooth muscle cells.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of Society for the Study of Reproduction. All rights reserved. For permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com.