ヒト膀胱平滑筋細胞の炎症、脱分化、促進促進、および細胞外マトリックスのリモデリングに関与する遺伝子の低酸素増殖の発現

部分的な膀胱出口閉塞（PBO）は、誇張されたストレッチ、流体力学的圧力、炎症を特徴とし、膀胱壁に重大な損傷と線維症を引き起こします。いくつかの研究は、その病態生理学に低酸素症を巻き込んでいます。ただし、膀胱細胞に対する低酸素の分離された進行性効果はまだ定義されていません。サブコンフルエントの正常なヒト膀胱平滑筋細胞（HBSMC）は、2、24、48、および72時間の3％O2張力で培養しました。RNA、細胞タンパク質、および分泌されたタンパク質は、それぞれ遺伝子発現分析、免疫ブロッティング、およびELISAに使用されました。低酸素誘導因子（HIF）1αおよびHIF2αの転写は、2時間の低酸素症後に一時的に誘導されました（P <0.05）が、HIF3は72時間後に上方制御されました（P <0.005）。HIF1およびHIF3αタンパク質は、それぞれ2時間と72時間後に有意に誘導されました。VEGF mRNAは24時間と72時間後に大幅に増加しました（P <0.005）。炎症性サイトカイン、TGFB（タンパク質およびmRNA）、IL1β、1L6、およびTNFα（mRNA）は、時間依存性の増加発現を示しました。さらに、抗炎症性サイトカインIL-10は72時間後にダウンレギュレートされました（P <0.05）。平滑筋細胞の脱分化の証拠には、αSMA、ビメンチン、デスミンの増加が含まれていました。促進促進変化の証拠には、CTGF、SMAD 2、およびSMAD 3の増加、およびコラーゲン1、2、3、4、フィブロネクチン、アググレカン、およびTIMP 1転写産物の増加が含まれていました（P <0.05）。総コラーゲンタンパク質も時間依存的に増加しました（P <0.05）。一緒に、これらの結果は、HBSMCを低酸素張力に曝露すると、炎症、分化脱分化、線維化促進変化、細胞外マトリックス発現の増加を含む激しい低酸素カスケードが生じることを示しています。これにより、膀胱細胞の低酸素駆動膀胱劣化のメカニズムが解明されます。これは、in vivo実験の調整に重要であり、最終的に臨床転帰の改善につながる可能性があります。

Partial bladder outlet obstruction (pBOO) is characterized by exaggerated stretch, hydrodynamic pressure, and inflammation which cause significant damage and fibrosis to the bladder wall. Several studies have implicated hypoxia in its pathophysiology. However, the isolated progressive effects of hypoxia on bladder cells are not yet defined. Sub-confluent normal human bladder smooth muscle cells (hbSMC) were cultured in 3% O2 tension for 2, 24, 48, and 72 h. RNA, cellular proteins, and secreted proteins were used for gene expression analysis, immunoblotting, and ELISA, respectively. Transcription of hypoxia-inducible factor (HIF)1α and HIF2α were transiently induced after 2 h of hypoxia (p < 0.05), whereas HIF3 was upregulated after 72 h (p < 0.005). HIF1 and HIF3α proteins were significantly induced after 2 and 72 h, respectively. VEGF mRNA increased significantly after 24 and 72 h (p < 0.005). The inflammatory cytokines, TGFB (protein and mRNA), IL 1β, 1L6, and TNFα (mRNA) demonstrated a time-dependent increased expression. Furthermore, the anti-inflammatory cytokine IL-10 was downregulated after 72 h (p < 0.05). Evidence of smooth muscle cell dedifferentiation included increased αSMA, vimentin, and desmin. Evidence of pro-fibrotic changes included increased CTGF, SMAD 2, and SMAD 3 as well as collagens 1, 2, 3, and 4, fibronectin, aggrecan, and TIMP 1 transcripts (p < 0.05). Total collagen proteins also increased time-dependently (p < 0.05). Together, these results show that exposure of hbSMC to low oxygen tension results in intense hypoxic cascade, including inflammation, de-differentiation, pro-fibrotic changes, and increased extracellular matrix expression. This elucidates mechanisms of hypoxia-driven bladder deterioration in bladder cells, which is important in tailoring in vivo experiments and may ultimately translate into improved clinical outcomes.