内皮前駆細胞から分泌される microRNA-93-5p を含む細胞外小胞は、KDM6B/H3K27me3/TNF-α軸を介して敗血症誘発性急性腎障害に対する保護を与える

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Exp. Cell Res..2020 Jul;:112173. S0014-4827(20)30422-5. doi: 10.1016/j.yexcr.2020.112173.Epub 2020-07-14.

内皮前駆細胞から分泌される microRNA-93-5p を含む細胞外小胞は、KDM6B/H3K27me3/TNF-α軸を介して敗血症誘発性急性腎障害に対する保護を与える

Endothelial progenitor cells-secreted extracellular vesicles containing microRNA-93-5p confer protection against sepsis-induced acute kidney injury via the KDM6B/H3K27me3/TNF-α axis.

Zhonghua He
Haixia Wang
Lingju Yue

PMID: 32679234 DOI: 10.1016/j.yexcr.2020.112173.

抄録

敗血症誘発性急性腎障害（AKI）におけるmicroRNA（miRs）の重要な病原性の役割は、多くのエビデンスで実証されています。本研究では、細胞内にカプセル化された細胞外小胞（Evs）が細胞外空間に放出されることにより、標的細胞の機能が制御されていることを明らかにすることを目的としている。本研究では、敗血症誘発性AKIにおけるmiR-93-5pを含む内皮前駆細胞（EPC）由来のEvsの臨床的意義と生物学的機能を明らかにすることを目的としている。我々はまず、リポ多糖（LPS）処理による細胞性敗血症誘発性AKIマウスモデルを確立し、このモデルで異所性発現および枯渇実験を行った。miR-93-5pインヒビターを導入したEPC由来のEvs（Evs/miR-93-5pインヒビター）を単離し、HK2細胞と共培養して、miR-93-5pを過剰発現したEPC由来のEvsがLPS誘発HK2細胞傷害に及ぼす影響を調べた。デュアルルシフェラーゼレポーターアッセイを用いてmiR-93-5pとリジン（K）特異的デメチラーゼ6B（KDM6B）との相互作用を同定し、ChIPを用いてKDM6Bと腫瘍壊死因子α（TNF-α）との関係を検証した。マウスを盲腸結紮穿刺(CLP)で敗血症にした後、Ev/miR-93-5p阻害剤を注射し、生体内での機能を探った。その結果、LPS処理したHK2細胞では、miR-93-5pとヒストンH3 Lys27トリメチル化（H3K27me3）がダウンレギュレートされ、KDM6Bがアップレギュレートされることがわかった。EPC由来のEvsはLPSによるHK2細胞傷害を緩和し、Ev/miR-93-5p阻害剤はin vitroで傷害を増強した。KDM6BをサイレンシングするとH3K27me3が誘導され、TNF-αの活性化が阻害され、LPSによるHK2細胞傷害が弱まった。また、miR-93-5pを含むEPC由来のEvsは、敗血症マウスの多臓器傷害、血管漏出、炎症、アポトーシスを抑制することが示された。以上のことから、本研究では、敗血症誘発性AKIにおいて、miR-93-5pを含むEPC由来Evsによる内皮保護作用が、KDM6BH/3K27me3/TNF-α軸の調節に関与していることを明らかにした。

The pivotal pathogenetic role of microRNAs (miRs) in sepsis-induced acute kidney injury (AKI) has been demonstrated in mounting evidence. The functions of the target cells are regulated through the release of cells-encapsulated extracellular vesicles (Evs) into the extracellular space. The present study aims to elucidate the clinical significance as well as biological function of the endothelial progenitor cell (EPC)-derived Evs containing miR-93-5p in sepsis-induced AKI. We first established a cellular sepsis-induced AKI mouse model by treatment with lipopolysaccharide (LPS), and tested ectopic expression and depletion experiments in the model. Evs derived from miR-93-5p inhibitor-transfected EPCs (Evs/miR-93-5p inhibitor) were isolated, and co-cultured with HK2 cells to explore the effects of EPC-derived Evs overexpressing miR-93-5p on LPS-induced HK2 cell injury. The interaction between miR-93-5p and lysine (K)-specific demethylase 6B (KDM6B) was identified using dual-luciferase reporter assay, and ChIP was used to validate the relationship between KDM6B and tumor necrosis factor-α (TNF-α). Mice were made septic by cecal ligation and puncture (CLP), and then injected with Ev/miR-93-5p inhibitor to explore its functions in vivo. The results found that miR-93-5p and histone H3 Lys27 trimethylation (H3K27me3) were downregulated while KDM6B was upregulated in LPS-treated HK2 cells. EPC-derived Evs alleviated LPS-induced HK2 cell injury, while Ev/miR-93-5p inhibitor potentiated the cell injury in vitro. miR-93-5p was found to directly target KDM6B. Silencing KDM6B induced H3K27me3, inhibiting the activation of TNF-α, thereby weakening LPS-induced HK2 cell injury. EPC-derived Evs containing miR-93-5p attenuated multiple organ injury, vascular leakage, inflammation, and apoptosis in septic mice. In conclusion, the present study demonstrated that endothelial protection from EPC-derived Evs carrying miR-93-5p in sepsis-induced AKI, which was mediated by regulation KDM6BH/3K27me3/TNF-α axis.