脂肪由来幹細胞は、アポトーシスを抑制し、カテプシンFの発現を低下させることにより、放射線誘発性皮膚炎を緩和することがわかった

Adipose-derived stem cells alleviate radiation-induced dermatitis by suppressing apoptosis and downregulating cathepsin F expression.

抄録

背景:

放射線誘発性皮膚炎は、放射線治療の重大な副作用であり、現在のところ有効な治療法は非常に少ない。我々は以前、アポトーシスが放射線誘発性皮膚炎の重要な特徴であることを明らかにし、脂肪由来幹細胞（ADSCs）は急性放射線誘発性皮膚炎の保護効果を持つ最も有望なタイプの幹細胞の一つであることを示した。カテプシンF（CTSF）は、最近発見されたタンパク質で、アポトーシスに重要な役割を果たしています。本研究では、ADSCsが放射線誘発性慢性皮膚炎に影響を与えるかどうか、またその根本的なメカニズムについて検討した。

BACKGROUND: Radiation-induced dermatitis is a serious side effect of radiotherapy, and very few effective treatments are currently available for this condition. We previously demonstrated that apoptosis is an important feature of radiation-induced dermatitis and adipose-derived stem cells (ADSCs) are one of the most promising types of stem cells that have a protective effect on acute radiation-induced dermatitis. Cathepsin F (CTSF) is a recently discovered protein that plays an important role in apoptosis. In this study, we investigated whether ADSCs affect chronic radiation-induced dermatitis, and the underlying mechanisms involved.

方法は以下の通りです。:

雄のSprague-Dawley (SD)ラットからADSCsを分離し、その特徴を調べた。in vivo試験では、ラットを対照群とADSC投与群に無作為に分け、培養したADSCを放射線誘発性皮膚炎モデルラットに移植した。ADSC移植の効果は、皮膚損傷スコア、病理組織学的分析、電子顕微鏡検査、免疫組織化学的染色、アポトーシス関連タンパク質のウェスタンブロッティング分析によって判定した。ADSCsのin vitroでの効果を評価するために、放射線で誘発されたアポトーシス細胞をADSCの培養上清で処理し、アポトーシス関連タンパク質の発現をTUNEL染色、フローサイトメトリー、ウエスタンブロッティングで調べた。

METHODS: ADSCs were isolated from male Sprague-Dawley (SD) rats and characterized. For in vivo studies, rats were randomly divided into control and ADSC-treated groups, and cultured ADSCs were transplanted into radiation-induced dermatitis model rats. The effects of ADSC transplantation were determined by skin damage scoring, histopathological analysis, electron microscopy, immunohistochemical staining, and western blotting analysis of apoptosis-related proteins. To evaluate the effects of ADSCs in vitro, radiation-induced apoptotic cells were treated with ADSC culture supernatant, and apoptosis-related protein expression was investigated by TUNEL staining, flow cytometry, and western blotting.

結果:

in vivo試験では、ADSC群ではコントロール群に比べて、皮膚の損傷、炎症、線維化、アポトーシスが減少し、毛包や皮脂腺の再生が促進された。さらに、CTSFとその下流のプロアポトーシスタンパク質（Bid、BAX、カスパーゼ9）が減少し、アンチアポトーシスタンパク質（Bcl-2、Bcl-XL）が増加した。In vitroでは、ADSCsは放射線によるアポトーシスを顕著に抑制し、CTSFと下流のプロアポトーシスタンパク質をダウンレギュレートし、抗アポトーシスタンパク質をアップレギュレートした。

RESULTS: In the in vivo studies, skin damage, inflammation, fibrosis, and apoptosis were reduced and hair follicle and sebaceous gland regeneration were enhanced in the ADSC group compared with the control group. Further, CTSF and downstream pro-apoptotic proteins (Bid, BAX, and caspase 9) were downregulated, while anti-apoptotic proteins (Bcl-2 and Bcl-XL) were upregulated. In vitro, ADSCs markedly attenuated radiation-induced apoptosis, downregulated CTSF and downstream pro-apoptotic proteins, and upregulated anti-apoptotic proteins.

結論:

ADSCsは、CTSFの発現を抑制することで抗アポトーシス作用を発揮し、放射線誘発性皮膚炎を防御する。ADSCsは、放射線誘発性皮膚炎の発症を予防するための良い治療候補であると考えられる。

CONCLUSION: ADSCs protect against radiation-induced dermatitis by exerting an anti-apoptotic effect through inhibition of CTSF expression. ADSCs may be a good therapeutic candidate to prevent the development of radiation-induced dermatitis.