単球内皮細胞共培養モデルにおける内皮細胞に対するヒドロキシアパタイトナノ粒子の潜在的な炎症効果

現在、合成ヒドロキシアパタイトナノ粒子（HANP）がナノメディシンフィールドで使用されています。血流へのナノメディシンの送達は、心血管系を潜在的な脅威にさらします。ただし、HANPの有害な心血管効果の可能性は不明のままです。血管系の複雑な生理学的機能を模倣するために、内皮細胞の共培養モデルとHANPSを使用した単球を使用した現在の観察は、HANPSへの暴露によって誘発される内皮機能障害のメカニズムで単球が重要な役割を果たすことができることを示しています。私たちの透過型電子顕微鏡分析により、単球と内皮細胞の両方がHANPを占有できることが明らかになりました。さらに、我々の発見は、サブシト毒性の用量では、HANPだけが直接的な内皮細胞損傷を引き起こさないことを実証したが、内皮細胞の間接的な活性化を誘発し、その結果、インターロイキン-6産生の増加と単球培養後の接着分子発現の増加をもたらした。HANPの潜在的な炎症誘発性効果は、活性化された単球からの可溶性因子の放出によって大きく媒介され、P38/C-Jun N末端キナーゼ、および核因子因子カッパBシグナル伝達活性化に依存する可能性がある内皮の炎症反応をもたらします。HANPの生体適合性評価のためにin vitro単球 - 内皮細胞共培養モデルを使用すると、内皮細胞に対する炎症誘発性の潜在的な効果が明らかになり、HANPへの曝露が心血管疾患のリスクを増加させる可能性があることを示唆しています。

Currently, synthetic hydroxyapatite nanoparticles (HANPs) are used in nanomedicine fields. The delivery of nanomedicine to the bloodstream exposes the cardiovascular system to a potential threat. However, the possible adverse cardiovascular effects of HANPs remain unclear. Current observations using coculture models of endothelial cells and monocytes with HANPs to mimic the complex physiological functionality of the vascular system demonstrate that monocytes could play an important role in the mechanisms of endothelium dysfunction induced by the exposure to HANPs. Our transmission electron microscopy analysis revealed that both monocytes and endothelial cells could take up HANPs. Moreover, our findings demonstrated that at a subcytotoxic dose, HANPs alone did not cause direct endothelial cell injury, but they did induce an indirect activation of endothelial cells, resulting in increased interleukin-6 production and elevated adhesion molecule expression after coculture with monocytes. The potential proinflammatory effect of HANPs is largely mediated by the release of soluble factors from the activated monocytes, leading to an inflammatory response of the endothelium, which is possibly dependent on p38/c-Jun N-terminal kinase, and nuclear factor-kappa B signaling activation. The use of in vitro monocyte-endothelial cell coculture models for the biocompatibility assessment of HANPs could reveal their potential proinflammatory effects on endothelial cells, suggesting that exposure to HANPs possibly increases the risk of cardiovascular disease.