転写因子SOX2による皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）の制御機構の解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K08400
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 内山 明彦 群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (90760538)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: SOX2 / 転写因子 / 皮膚虚血再灌流障害 / 酸化ストレス / 急性期褥瘡

研究実績の概要

申請者はこれまでに皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）の病態において酸化ストレスや血管傷害が重要であり、それらを改善することで皮膚潰瘍形成を抑制することを見出した。また、申請者は皮膚表皮細胞に発現せず、口腔粘膜上皮に発現する転写因子SOX2が、皮膚の創傷と比較して口腔内の創傷を早期に治癒させる能力に寄与することを明らかにした。さらにSOX2を皮膚表皮細胞に発現させることで難治性皮膚潰瘍へ治療応用できる可能性についても明らかにした。これらの結果から申請者は皮膚虚血再灌流障害にの制御機構においてSOX2が重要である可能性があるという仮説を元に、皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）および酸化ストレスの制御機構についてSOX2に着目した研究を行っている。
本研究では、転写因子SOX2による皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）に対する生体防御機構の機序を解明することを目的とする。具体的には①転写因子SOX2による酸化ストレスの制御機構の解明と②転写因子SOX2のターゲット遺伝子に着目した褥瘡治療効果の検討を行い今後の臨床応用への基盤となる研究を細胞レベル・個体レベルで解明する（in vivo, in vitro）。具体的には表皮細胞特異的にSOX2の発現をタモキシフェン投与下で誘導できるK14CreERTM/LSL-SOX2（TG）マウスやIn vivo imagingで酸化ストレスを定量することが可能である酸化ストレス可視化マウス（OKD48-Luc）およびTGマウス由来プライマリーケラチノサイトなどを用いて検討を行う。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）に対する転写因子SOX2の治療効果について検討を行った。方法として2枚の磁石を用いたマウス皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）の実験系を確立し、本研究で用いた。表皮細胞特異的にSOX2の発現をタモキシフェン投与下で誘導できるK14CreERTM/LSL-SOX2（TG）マウスを用いて、コントロール群とSOX2発現群で磁石を用いた皮膚虚血再灌流障害後に生じる潰瘍形成を比較した。その結果、SOX2発現群において有意に潰瘍形成が抑制されることを見出した。さらに皮膚虚血再灌流後の潰瘍部を含む皮膚組織を用いて炎症細胞浸潤(免疫染色：MPO陽性好中球数、CD68陽性マクロファージ数) 、アポトーシス細胞数（TUNEL染色）、血管傷害（CD31染色）について検討を行ったところ、SOX2発現群では炎症細胞浸潤や血管傷害、アポトーシス細胞が有意に抑制されることも明らかにした。さらにSOX2による皮膚虚血再灌流障害における生体防御機構に関する詳細な検討を行った。皮膚虚血再灌流障害部における皮膚組織から得られたmRNAをもちいてqPCR法にて炎症性サイトカインや酸化ストレス関連因子の発現について検討したところSOX2発現群ではTNF-αやiNOSなどの炎症性サイトカインの発現が低下し、抗酸化ストレス因子であるHO-1の発現が上昇していた。TGマウスと酸化ストレス可視化（OKD48-Luc）マウスを交配させ、TG/OKD-48マウスを作成し、皮膚表皮細胞に発現させたSOX2が皮膚虚血再灌流障害により生じる酸化ストレスに与える影響をin vivoで定量した。その結果、NRF2の活性化はSOX2発現群でコントロール群と比較して有意に上昇していた。

今後の研究の推進方策

転写因子SOX2による酸化ストレスの制御機構および遺伝子発現制御をin vivo, in vitroにおいて解明する。申請者はマウス初代表皮細胞を培養する技術を有しており、in vitroにおいて過酸化水素により生じる酸化ストレスに対するSOX2の影響を検討する。既に予備実験を開始しており、SOX2発現群では過酸化水素刺激により生じるアポトーシス細胞数が有意に減少することを見出した（右上図）（未発表データ）。その制御機構を解明するため活性酸素種（ROS）の定量、酸化ストレス関連遺伝子（Nrf2, HO-1, NQO-1, Trx2, NOX1～4）の発現量、炎症性サイトカイン（TNF-α、IL-6、IL-1βなど）の発現などを免疫染色やreal time PCR法、フローサイトメトリー法などを用いて検討する。1年目で作成したSOX2/OKD48マウスを用いて皮膚虚血再灌流部位で生じる酸化ストレスについてSOX2発現群と非発現群での検討をin vivoで行う。さらに上記の初代表皮細胞培養技術を用いてTG/OKD-48マウス由来初代表皮培養細胞を樹立し、過酸化水素刺激により生じる酸化ストレスについてコントロール群とSOX2発現群で検討をin vitroで行う。さらに今後は転写因子SOX2のターゲット遺伝子による皮膚虚血再灌流障害に対する治療応用を検討する。

研究成果

• [学会発表] Overexpression of the transcription factor SOX2 in keratinocytes inhibits pressure ulcer formation after cutaneous I/R injury. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuta Inoue, Akihiko Uchiyama, Mai Ishikawa, Keiji Kosaka, Yoko Yokoyama, Sachiko Ogino, Ryoko Torii, Mari Hosoi and Sei-ichiro Motegi
  • 学会等名: 2022 ESDR Annual Meeting
  • 国際学会