研究のタイプ: 医学／生物学の研究 (experimental study)

[サイクリックAMPは電界中でのケラチノサイトの指向性遊走を媒介する] med./bio.

Cyclic AMP mediates keratinocyte directional migration in an electric field

著者: Pullar CE, Isseroff RR
掲載誌: J Cell Sci 2005; 118 (9): 2023-2034
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この研究は、創傷皮膚の再上皮化において重要な指向性ケラチノサイトの移動に、負傷直後に生成される電界（EF）が果たす役割を調べた。ケラチノサイトは多くのベータ2アドレナリン受容体（ベータ2-AR）を発現するが、表皮におけるそれらの役割は不明である。この研究では、ベータ2-ARがケラチノサイトの走化性に関与するか否かを調べた。ケラチノサイトは、高濃度のベータ-ARアゴニスト存在下で、100 mV/ mmのEFの存在（方向のある移動）および不存在（ランダム移動）のどちらにおいても、ケラチノサイトの移動速度は抑制された。アゴニストの濃度を低くすると、移動速度への影響はなかったが、移動の方向性を失い、ケラチノサイトは方向キューに「ブラインド状態」となった。細胞をベータアンタゴニストとともにプレインキュベートすると、方向性のある移動が回復したことから、「ブラインド状態」はベータ2-ARに仲介されることが実証された。細胞内cAMPレベルを増加させる因子（例えばsp-cAMP）とともにケラチノサイトをインキュベートすると、EFに対して「ブラインド状態」となったが、ランダムな移動は影響を受けなかった。不活性なcAMPアナログrp-cAMPは、ケラチノサイトの移動（方向性、ランダムのどちらでも）に影響しなかったが、ベータアゴニスト添加前にrp-cAMPの前処理を行うと、電気走化性は完全に回復した。したがって、ケラチノサイトの方向性移動の低下は、cAMPに完全に依存性することが実証された、と報告している。

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研究目的（著者による）

To study the role of β2-adrenergic receptors and intracellular cAMP (cyclic AMP) in the electric field-mediated directional migration of keratinocytes that might play an important part in initiating re-epithelialization for wound healing.

詳細情報

Re-epithelialization of wounded skin is necessary for wound closure and requires directional keratinocyte migration towards the center of the wound. The electric field generated immediately upon wounding could be the earliest signal keratinocytes receive to initiate directional migration and healing. Keratinocytes express many β2-adrenergic receptors, but their role in the epidermis is unknown. The authors have previously shown that beta-adrenergic receptors agonists decrease keratinocyte migration in a cAMP independent mechanism involving the activation of protein phosphatase 2A.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1:
  • DC/static
ばく露時間: continuous for 1 h

ばく露1

主たる特性
周波数
  • DC/static
タイプ
  • electric current
ばく露時間 continuous for 1 h
Additional information Reference article: Pullar, C. E., Isseroff, R. R. and Nuccitelli, R. (2001). Cyclic AMP dependent protein kinase A plays a role in the directed migration of human keratinocytes in a DC electric field. Cell Motil. Cytoskeleton 50, 207-217.
ばく露装置
ばく露の発生源／構造
  • electrode
チャンバの詳細 Galvanotaxis chamber maintained at 36°C
ばく露装置の詳細 Ag-AgCl electrodes
Additional information Galvanotaxis chamber is composed of a rectangular Plexiglass frame with two media reservoirs on opposite sides to which a 45 x 50 mm glass coverslip is attached to form the chamber bottom. The keratinocytes are plated onto the collagen-coated center of the chamber between two coverslip spacers (25 x 10 mm). A third 25 mm² coverslip is placed on top and rests approx. 100-105 µm above the center panel and is sealed on top of the spacer coverslips with silicone high-vacuum grease.
パラメータ
測定量 値 種別 Method Mass 備考
電界強度 1 V/cm - 測定値 - -

Reference articles

  • Pullar CE et al. (2001): [サイクリックAMP依存性プロテインキナーゼAはDC電界中でのヒトケラチノサイトの指向性遊走において役割をもつ]

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目／測定パラメータ／方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露後

研究の主なアウトカム（著者による）

When keratinocytes were exposed to higher concentrations of beta-adrenergic receptor agonist (0.1 µM), their tracked migratory speed was inhibited, in both the presence (directional migration) and the absence (random migration) of a 100 mV/mm electric field. At lower agonist concentrations (0.1 pM to 0.1 nM), there was no effect on migratory speed; however, all directionality was lost - essentially, keratinocytes were 'blinded' to the directional cue.
Preincubating the keratinocytes with β-antagonist restored directional migration, demonstrating that the 'blindness' was β2-adrenergic receptor mediated.
Incubation of cells with agents known to increase intracellular cAMP levels, such as sp-cAMP, pertussis toxin and forskolin, resulted in similar 'blinding' to the electric field, whereas random migration was unaffected. The inactive cAMP analog rp-cAMP had no effect on keratinocyte migration. However, rp-cAMP pretreatment before β-agonist addition fully restored galvanotaxis, demonstrating the complete cAMP dependence of the attenuation of keratinocyte directional migration.
This is the first report that cAMP is capable of mediating keratinocyte galvanotaxis. beta-adrenergic receptor agonists and antagonists could be valuable tools for modulating re-epithelialization. Thus, beta-adrenergic receptors regulate the two distinct components of keratinocyte directional migration differently: migration speed via a cAMP-independent mechanism and galvanotaxis by a cAMP-dependent one.

研究の種別:

研究助成

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