2023 Fiscal Year Annual Research Report
Influence of shear stress on human aortic endothelial cell/smooth muscle cell interaction in bicuspid aortic valve aortopathy
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20K09154
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
川人 宏次 自治医科大学, 医学部, 教授 (90281740)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂元 尚哉 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (20361115)
木村 直行 自治医科大学, 医学部, 教授 (20382898)
中村 匡徳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
相澤 啓 自治医科大学, 医学部, 教授 (50398517)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大動脈二尖弁 / 壁せん断応力 / 血管内皮細胞 / 血管平滑筋細胞 / MMP / 衝突噴流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．細胞培養面の接線方向に作用する壁せん断応力と法線方向の動圧が共に上昇する領域でのみ内皮細胞の剥離や細胞間接着分子PECAM-1の発現低下が生じるが、この現象が壁せん断応力と動圧の組み合わせ環境によって影響をうけるかを検討した。壁せん断応力と動圧それぞれが異なる領域下で，内皮細胞に対する壁せん断応力と動圧の組み合わせ環境の影響を検討した．傾斜衝突噴流に伴い，最大約16 Paの壁せん断応力と最大約77 Paの動圧がそれぞれ単独で作用する領域において，内皮細胞の剥離とPECAM-1及びVE-cadherinの発現低下は確認されなかった．一方、垂直衝突噴流負荷による同等の動圧の組み合わせ環境下では，細胞の剥離とPECAM-1の発現低下が確認された．この結果から壁せん断応力と動圧の組み合わせ環境が細胞の剥離やPECAM-1の発現低下に関与する可能性が示唆された．
２．平滑筋細胞は血流方向と直交し壁円周方向に配向した細長い形状を示している。一方，動脈壁の最も内側に存在する血管内皮細胞は，血流に伴う壁せん断応力などの力学刺激に対して応答し，流れ方向に伸長するとともに多くの機能変化を示すほか，産生する生化学因子を介して平滑筋細胞と互いの機能に影響を及ぼし合う．本研究では，実際の血管壁を模擬した内皮―平滑筋細胞共培養モデルを用いて，壁せん断応力環境下の内皮細胞が平滑筋細胞の形態へ及ぼす影響を調べた．流れ負荷後，蛍光染色した平滑筋細胞マーカーαSMA，内皮細胞マーカーCD31および細胞核を共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、壁せん断応力を負荷した内皮―平滑筋共培養モデル内において，内皮細胞層下の血管平滑筋細胞が流れ方向に対して垂直に配向することを見出した．流れに直接触れない平滑筋細胞が，内皮細胞を介して壁せん断応力の方向を含む力学環境情報を感知している可能性が示唆された．
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