転写因子 SOX2 による皮膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）における制御機構の解明および新規治療法の開発
群馬大学大学院医学系研究科皮膚科学

内山明彦

Cutaneous ischemia-reperfusion (I/R) injury is engaged with the early pathogenesis of cutaneous pressure ulcers (PUs).
Our previous work identified that the induction of genes that were consistently upregulated in the oral mucosa, especiallytranscription factor SOX2, accelerate wound healing in skin. The aim of this study was to investigate the effect of SOX2 on
the formation of PUs after cutaneous I/R injury and determine the molecular and cellular mechanisms. We found that induction of SOX2 in the keratinocytes significantly suppress the formation of PUs. The induction of SOX2 in the keratinocytes
suppressed the numbers of infiltrating inflammatory cells (MPO+ neutrophils, CD68+ macrophages) in the skin area after I/Rinjury. In SOX2 expressing ice, the number of CD31+ endothelial cells was significantly increased, and hypoxic area was significantly decreased when compared with control mice. In SOX2/OKD-48 (Keap1-dependent oxidative stress detector, No48-luciferate) mice, Nrf2 antioxidant response pathway was significantly enhanced with respect to control OKD-48 mice. Invitro, SOX2 expressing keratinocytes significantly decreased the numbers of apoptotic cells under H2O2 stimulation. Theseresults suggest that the induction of SOX2 in the keratinocytes might protect against the development of PUs after cutaneous
I/R injury by enhancement of anti-oxidative response, resulted in suppression of apoptosis, protection of vascular damages
and inhibition of infiltration of inflammatory cells.

1.

緒

癒能を有する口腔粘膜表皮に発現する転写因子 SOX 2 を言同定した 2）。また表皮細胞に発現させた SOX 2 は創傷部位褥瘡は自立体動が困難な高齢者や知覚神経や動機能障害における血管新生やヒアルロン酸の産生の亢進、EGFR シを呈する様々な疾患に関連して発症する皮膚疾患である。

グナルを活性化させることで皮膚創傷治癒を促進させるこ

超高齢化社会である本邦において、褥瘡発症のリスクは今とも明らかにした 3）。しかし、転写因子 SOX 2 における皮後さらに高まることが予想される。褥瘡は急性期（紅斑・膚虚血再灌流障害（急性期褥瘡）及び酸化ストレスの制御機紫斑期）を経て慢性期（潰瘍形成期）に到る。潰瘍形成後は構については未だ明らかとなっていない。そこで本研究で様々な外用治療が行われているが、難治や再発を繰り返すは、これまでに解明されていない転写因子 SOX 2 による症例が多く、医療界ならびに社会的問題となっている。し皮膚虚血再灌流障害に関する制御機構及び治療効果の有無

かし、潰瘍形成前の急性期褥瘡（紅斑・紫斑期）
において、を明らかにすることを目的とした。

その後の潰瘍形成を防ぐ有効な治療は未だ確立されていな

２．方い。そのため、患者の QOL の向上や治療期間・医療費の削減のためにも、急性期褥瘡に対する新たな治療法の開発

法

2. 1. 皮膚虚血再灌流モデルが期待されている。我々はこれまでに急性期褥瘡（皮膚虚2 枚の磁石（1180 G）を用いて背部の皮膚を両方向から血再灌流障害）の病態において酸化ストレスや血管障害が12 時間圧迫（虚血）させた後に磁石を外した（再灌流）。連重要であり、それらを抑制することでその後の潰瘍形成を日虚血再灌流部位の写真撮影を行い潰瘍部の面積を予防できることを見出した 1）。

ImageJ software を用いて計測した。

口腔粘膜では皮膚と比べて創傷が早期にかつ瘢痕形成を残さずに治癒することが知られている。我々はこの知見を2. 2. マウス

もとに口腔粘膜上皮と皮膚表皮細胞の遺伝子発現の違いにタモキシフェン投与下に表皮細胞特異的に SOX 2 を発よる創傷治癒制御機構の違いについて検討を行った。その現するマウス（K 14 CreERTM/LSL-SOX 2）4）
（SOX 2 マウ

結果、創傷治癒皮膚の表皮細胞には発現せず、高い創傷治ス）を用いてコントロール群（DMSO：100 μL）とタモキシフェン群（DMSO：タモキシフェン 1 . 5 mg/ 100 μL）を 5 日
間連日で腹腔内投与し、1 週間後から実験を行った（図 1）。

The role of transcription factor SOX 2
in the regulation of cutaneous I / Rinjury
Akihiko Uchiyama

また酸化ストレス可視化マウス（OKD- 48）5）と SOX 2 マウ
スを掛け合わせて SOX 2 /OKD- 48 マウスを作成し、皮膚虚血再灌流後における酸化ストレスに関して評価した。

Department of Dermatology, Gunma
University Graduate School of Medicine− 77 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 29, 2021

図1SOX 2マウスを用いた皮膚虚血再灌流モデル
図2

図3

虚血再灌流部位の潰瘍面積の比較

炎症細胞浸潤の評価

2. 3. マウス初代表皮細胞培養

皮膚虚血再灌流障害により生じる潰瘍形成に対する影響を

SOX 2 マウスの出生後 0 ～ 2 日目の表皮シートから初代評価した。コントロール群と比較してタモキシフェン投与

表皮培養細胞を作成した 。過酸化酸素 0 . 5 mM 刺激下に群では潰瘍形成が虚血再灌流後 1 日目から 8 日目まで有意おけるアポトーシス細胞数について TUNEL 染色を用いてに抑制された（図 2）。

6）比較、検討した。

3. 2. 皮膚虚血再灌流後に生じる炎症細胞浸潤の検討
2. 4. 酸化ストレス可視化

SOX 2 マウスを用いて、表皮細胞に発現させた SOX 2 のSOX 2 /OKD- 48 マウスを用いて皮膚虚血再灌流後の皮皮膚虚血再灌流障害により生じる炎症細胞浸潤について免膚組織を採取しルシフェリン溶液（0 . 3 mg/mL）で処理した疫染色にて検討を行った。タモキシフェン投与群において後に IVIS（PerkinElmer）で輝度を測定した。

浸潤する好中球（MPO 陽性）の数は 1 日目、3 日目に、ま３．結たマクロ―ファージ（CD 68 陽性）の数は 1 日目においてコ果ントロール群と比較して有意に低下した（図 3）。

3. 1. 皮膚虚血再灌流後に生じる潰瘍形成の検討
SOX 2 マウスを用いて、表皮細胞に発現させた SOX 2 の− 78 −

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図4

血管量と低酸素領域の評価

図5

3. 3. 皮膚虚血再灌流後の低酸素領域、血管傷害の検討

酸化ストレス応答の検討

４．考察

次に SOX 2 マウスにおけるコントロール群、タモキシ

表皮細胞特異的 SOX 2 発現マウスを用いた皮膚虚血再フェン投与群で皮膚虚血再灌流部での低酸素領域、血管傷灌流障害（褥瘡モデル）の検討により、通常 SOX 2 を発現害について免疫染色法で検討を行った。タモキシフェン投しない皮膚表皮細胞に SOX 2 を発現させることで皮膚虚与群では血管内皮細胞（CD 31 陽性）の割合がコントロール血再灌流後に生じる潰瘍形成が抑制されることが明らかと群と比較して有意に増加していた。さらに低酸素領域なった。SOX 2 が潰瘍形成を抑制する要因として、虚血再（α-pimonidazole 抗体陽性）についても同様に検討を行った

灌流障害後に生じる酸化ストレスに対する Nrf 2 -Keap 1

ところ、タモキシフェン投与群ではコントロール群と比較系の活性化が関与している可能性が示唆された。その結果、して低酸素領域が有意に低下した（図 4）。

表皮細胞のアポトーシスを抑制し、炎症性サイトカイン産生の低下などによる血管傷害の軽減、低酸素領域の低下及3. 4. SOX2による酸化ストレス応答に対する検討

び炎症細胞浸潤の減少が生じた可能性が考えられた。今後

SOX 2 /OKD- 48 マウスを用いて皮膚虚血再灌流後におは転写因子 SOX 2 による皮膚虚血再灌流障害の制御機構ける酸化ストレス防御機構（Nrf 2 -Keap 1 系）について検討に お い て、SOX 2 が タ ー ゲ ッ ト と す る 遺 伝 子 の 同 定 やを行った。タモキシフェン投与群ではコントロール群と比SOX 2 による酸化ストレス応答に関する制御機構に関して較して皮膚虚血再灌流後の皮膚部位において Nrf 2 -Keap 1

詳細な検討を行う。SOX 2 と同等の効果が得られる薬剤のの活性化が上昇する傾向がみられた（図 5）。さらに SOX 2

同定によって褥瘡発症予防につながる革新的な新規治療薬マウス由来初代表皮細胞培養の実験系において過酸化水素が期待できる。急性期褥瘡において、その後に生じる潰瘍（H 2 O 2）により生じるアポトーシス細胞について TUNEL形成を抑制することができれば患者の疼痛の軽減や潰瘍治染色によって検討を行った。タモキシフェン投与群ではコ

癒後の瘢痕形成を防ぐことができる。その結果医療費や人ントロール群と比較して酸化ストレスにより生じるアポト件費、労働量の軽減につながることが予想され、高齢化社ーシス細胞数が有意に抑制した（図 6）。

会への高い貢献が期待できる。

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図6

酸化ストレスとアポトーシス細胞の検討（引用文献）

EGFR/MEK/ERK signaling mediated by EGFR

1） Sekiguchi A et al. Botulinum toxin B suppresses theligands. J Invest Dermatol. 139, 1809-1820（2019）．

pressure ulcer formation in cutaneous ischemia-4） Yun, L. et al. Evidence that SOX2 overexpression isreperfusion injury mouse model: Possible regulation ofoncogenic in the lung. PLoS One. 5, e11022（2010）．

oxidative and endoplasmic reticulum stress. J Dermatol5） Oikawa D. et al. A transgenic mouse model formonitoring oxidative stress. Sci Rep. 2, 229（2012）．

Sci. 90, 144-153（2018）．
2） Iglesias-Bartolome R. et al. Transcriptional signature

6） Lichti Ulrike. et al. Isolation and short-term culture

primes human oral mucosa for rapid wound healing.

of primary keratinocytes, hair follicle populations andSci Transl Med. 10, eaap8798（2018）．

dermal cells from newborn mice and keratinocytes

3） Uchiyama A. et al. SOX2 epidermal overexpression

from adult mice for in vitro analysis and for grafting topromotes cutaneous wound healing via activation ofimmunodeficient mice. Nat Protoc. 3, 799-810（2008）．

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