雄ラットにおけるNaAsO2-誘発老化に対するメラトニンの阻害能の分子的証拠
Jun 16, 2022
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概要：ヒ素（As）中毒は、汚染への暴露により広範囲に及んでいます。 （As）の毒性レベルは、酸化ストレスによる老化と組織の損傷を引き起こします。 メラトニン（MLT）には抗酸化作用と老化防止作用があるため、亜ヒ酸ナトリウム（NaAsO2）の毒性に対するMLTの保護効果を評価することを目的としました。 健康なオスのNMRIマウスは8つの異なるグループに分けられました。 対照群は標準的な通常の食事をとった。 他のグループは、MLTのみ、NaAsO2、およびNaAsO2とMLTを含むさまざまな食事で治療されました。 治療の1か月後、生化学的および病理学的検査が血液、心臓、および肺の組織サンプルで実施されました。 また、TNF-、8-ヒドロキシ-2-デオキシグアノシン（8OHdG）、マロンジアルデヒド（MDA）、活性酸素種（ROS）、および高移動度グループボックス1（HMGB1）のレベルを上げ、 TNF受容体タイプ1-関連デスドメイン（TRADD）mRNAおよびテロメラーゼ逆転写酵素の発現は、血漿および組織の両方でクロトー（KL）mRNAの発現を減少させました。 対照的に、MLTはMDA、ROS、HMGB1、乳酸、およびTNF-を減少させ、KLのmRNA発現を増強し、TERTおよびTRADD遺伝子のmRNA発現を抑制しました。 したがって、MLTは、NaAsO2-によって誘発される組織損傷および酸化ストレスに対する強力な保護を提供します。
キーワード：エージング; クロトー; メラトニン; 亜ヒ酸ナトリウム; TERT; TRADD
1.はじめに
ヒ素は半金属であり、米国環境保護庁（USEPA）の優先汚染物質リストでナンバーワンの毒素です[1]。 それは地下水中で最も重要な汚染物質の1つであり続けています[2]。 50 ug / Lを超える飲料水中のその濃度は、公衆衛生にとって安全であるとは考えられていませんが、そのようなレベルは依然として多くの国で一般的です[1]。 また、いくつかの化粧品、肌、顔、髪、ハーブ製品でも検出されています。 皮膚から血流に直接吸収されて体内に蓄積し、さまざまな臓器に毒性作用を引き起こします[3]。 約200の酵素の不活性化は、ヒ素の急性および慢性毒性を引き起こします。 これらの多くは、細胞のエネルギー経路とDNAの合成と修復に関与しています。cistancheの寿命延長吐き気、嘔吐、腹痛、下痢は急性毒性の例ですが、慢性毒性は多系統の病気や複数の臓器に影響を与える癌につながる可能性があります[4]。 ヒ素は、酸化的DNA損傷を引き起こし、抗酸化酵素を減少させ、活性酸素種（ROS）を生成するため、細胞毒性、変異原性、および遺伝子毒性があります[5]。 テロメラーゼの活性化は、ヒトの癌の進行における重要なステップです。 テロメラーゼ逆転写酵素（TERT）遺伝子の触媒部分の転写抑制は、健康な細胞でそれを沈黙させます[6,7]。 ヒ素は染色体異常誘発剤として、テロメラーゼの発現とテロメアの長さを減少させ、アポトーシス、壊死、ROSの生成を引き起こし、細胞死を引き起こします[8]。
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松果体から分泌されるホルモンであるメラトニン（MLT）は、概日調節に重要な役割を果たします。 また、抗酸化作用、老化防止作用、免疫調節作用、および癌との闘い効果もあります[9,10]。 MLTは、ラジカルを除去し、ミトコンドリアへの酸化的損傷を減らすことにより、細胞の老化を回避するのに役立ちます[10]。 MLTは、ラットの末梢血におけるマイトマイシンC誘発性の遺伝子毒性損傷の軽減にも役立ちます[11]。 MLTは、乳がん細胞の増殖と血管新生、がん細胞の浸潤、テロメラーゼ機能を阻害する可能性があります[12]。 MLTは、腫瘍細胞のテロメラーゼ活性と、TERTおよびTRサブユニットのmRNA発現を低下させ、テロメラーゼ機能を回復させます[13,14]。 証拠は、MLT曝露が酸化ストレスによって誘発される老化を防ぐのに役割を果たすことができることを示しています。 この研究は、MLT治療が亜ヒ酸ナトリウム（Na AsO）によって引き起こされる酸化ストレスによる老化を防ぐことができるかどうかを評価するように設計されています。
ヒ素はヒトの末梢血に遺伝子毒性を引き起こしますが、MLTとの併用治療は、遺伝子毒性測定[15]および脳組織損傷[16,17]を大幅に低減します。cistanche nzインビトロ研究は、MLTが亜ヒ酸誘導オートファジーを減少させ、初代培養ニューロンにおけるミトコンドリア生合成を促進することを示しました[18]。 MLT治療は炎症性サイトカインを減少させ、ヒ素誘発性の酸化ストレス、DNA損傷、およびアポトーシスからCNSを保護できることを示唆しています[19]。 MLTは、ヒ素誘発性の代謝毒性[20]、ヒ素誘発性の肝臓/腎臓毒性、およびヒ素誘発性の精巣損傷に対する保護効果も示しています[21]。 これらの研究は、MLTが血液、肝臓、腎臓、および精巣組織におけるヒ素誘発毒性から保護することを明らかにしています。 この研究は、ML治療が、ヒ素誘発性老化に対するMLTの潜在的な保護効果として、亜ヒ酸ナトリウム（NaAsO）によって引き起こされる酸化ストレス誘発性老化から心臓および肺組織を保護するかどうかを評価することを目的としています。
2.結果
2.1。 誘導結合プラズマ質量分析計を使用した全組織ヒ素
MLT処理の有無にかかわらず、1 / 2,1 / 3、および1/10LD50NaAsOに曝露された心臓および肺組織サンプル中のAsの濃度を表1に示します。As組織の総濃度が増加していることがわかりました。対照群と比較して、心臓と肺の両方の組織で用量依存的に。 一方、MLI治療は、As組織濃度を低下させることが示されました。
2.2。酸化ストレスバイオマーカー
マロンジアルデヒド（MDA）は、酸化ストレス評価の重要なマーカーの1つとして知られています。 高品位の毒物として、この化合物は細胞の脂質過酸化の副産物です[22]。 酸化ストレスバイオマーカーを評価するために、異なる用量のNaAsOzを単独で、またはMLTと組み合わせて治療した後、心臓と肺のサンプルを検査しました。 心臓と肺の両方のサンプルで、さまざまな量のNaAsO2（1 / 2,1 / 3、および1/10 LD50）で同様のレベルの酸化ストレスが見られました。 コントロールグループとMLTグループのMDAレベルの間に統計的差異はありませんでした。 1/10のMDAレベルの有意な用量依存的増加（両方<0.05）,1 （both=""><0001）, and="" ld50="" （both=""><0001）naaso2 groups="" was="" observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" mda="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" mda="" levels="" in="" the="" mlt="" +="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" higher="" oxidative="" stress="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">
2.3。 活性酸素種
活性酸素種（ROS）は、酸素誘導体に属します。 それらは細胞機能を損傷し、毒性作用を及ぼします。 ROS分子は、炎症中の1つの酸素といくつかの不対電子で構成されています[23]。 心臓と肺のサンプルは、活性酸素種を評価するために、単独で、またはMLTと組み合わせて、さまざまな用量のNaAsOで治療した後に検査されました。 心臓と肺の両方のサンプルで、さまざまな量のNaAsO（1 / 2,1 / 3、および1/10 LD50）で同様のレベルのROSが見つかりました。 コントロールとMLTグループのROSレベルの間に統計的差異はありませんでした。cistancheペニスサイズ1 / 10、1 / 3、およびLD50 NaAsOグループ（allp<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" ros="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples="" compared="" to="" the'="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" ros="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso,="" group="" (all=""><0.0001)was observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" reactive="" oxygen="" species="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (table="">
2.4。 炎症誘発性TNF-およびサイトカイン
炎症の初期段階で不可欠な炎症誘発性サイトカインの1つは、腫瘍壊死因子-α（TNF-）です。 このサイトカインは、炎症経路が開始されるとマクロファージから放出され、細胞機能障害を引き起こします。 TNF-は、内部または外部の病原体に応答する免疫系メディエーターです[24]。 血漿サンプルは、TNF-cの評価のために、単独で、またはMLTと組み合わせて、異なる用量のNaAsOで処理した後に検査されました。 対照群とMLT群のTNF-oレベルに統計的差異はありませんでした。 1 / 10、1 / 3、および5 LD50 NaAsOグループ（すべてp<0.0001)was observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" and="" mlt="" groups.="" however,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" tnf-α="" levels="" compared="" to="" the}="" ld50="" naaso2="" group.="" a="" significant="" decrease="" in="" tnf-α="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" the="" increase="" in="" tnf-α="" levels="" caused="" by="" naaso2="" (figure="">
2.5。 ハイモビリティグループボックス1レベル
保存された核タンパク質であり、炎症経路の後期メディエーターである高移動度群box1（HMGB1）は、炎症中の細胞損傷に調節的役割を果たします[25]心臓および肺のサンプルをHMGB1のレベルについて調べました。 対照群とMLT群のHMGB1レベルの間に統計的に有意な差は見られませんでした。 対照群およびMLT群と比較して、LD50 NaAsO2群のHMGB1レベルの有意な増加（両方のp<0.0001） was="" observed.="" however,="" compared="" to="" the号ld50="" naaso,="" group,="" mlt="" treatment="" prevented="" the="" increase="" in="" naaso2-induced="" hmgb1="" levels="" in="" both="" heart="" and="" lung="" samples.="" a="" significant="" decrease="" in="" levels="" of="" hmgb1="" was="" observed="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group.="" these="" results="" show="" that="" exposure="" to="" mlt="" will="" help="" reverse="" high="" levels="" of="" hmgb1="" induced="" by="" naaso2="" (figure="">
2.6。8-ヒドロキシ-2-デオキシグアノシンレベル
8-ヒドロキシ-2-デオキシグアノシン（8- OHG）は、酸化ストレスマーカーとして確立されるDNA酸化生成物です。 環境要因はグアノサインのヒドロキシル化に影響を及ぼします[26]。 血漿サンプルは、8OHdGを評価するために、単独で、またはMLTと組み合わせて、さまざまな用量のNaAsOで処理した後に検査されました。 コントロールとMLTグループの8OHdGレベルの間に統計的差異はありませんでした。 1/2および1/3LD50NaAsOグループ（両方<0.0001)were observed,="" in="" contrast="" to="" the="" control="" or="" mltgroup.="">シスタンシュパウダーただし、MLT治療は、LD50NaAsOグループと比較してNaAsO誘発8OHdGレベルの増加を防ぎました。 MLTとNaAsO2グループの8OHdGレベルの有意な減少が観察されました。 これらの発見は、MLTへの曝露がNaAsOによって引き起こされた酸化的DNA損傷を逆転させるのに役立つ可能性があることを示しています（図3）。
2.7。乳酸レベル
乳酸合成は、細胞機能の障害および嫌気性反応の上昇中に増加します。 乳酸値の上昇は、ミトコンドリアの損傷と組織の低灌流の指標です[27]。 乳酸を評価するために、異なる用量のNaAsO、単独、またはMLTで治療した後、心臓と肺のサンプルを検査しました。 心臓と肺のサンプルで異なる乳酸レベルが見つかりました。 対照群とMLT群の乳酸レベルの間に統計的差異はありませんでした。
対照群またはMLT群とは対照的に、1 / 10、1 / 3、およびLD50NaAsO2群では乳酸レベルの有意な増加が観察されました。 ただし、MLT治療は、1/10LD50NaAsO2および}LD50NaAsO、グループ（allp<0.0001). a="" significant="" decrease="" in="" lactate="" levels="" in="" the="" mlt+="" naaso2="" group="" was="" observed.="" these="" findings="" indicate="" that="" exposure="" to="" mlt="" can="" help="" reverse="" increased="" lactate="" levels="" caused="" by="" naaso,(table="">
2.8。遺伝子発現のためのリアルタイム逆転写PCR
NaAsO2の（倍数変化{{0}}。09）および1/3（倍数変化0.23）LD50（両方のp<0.0001), the="" mrna="" expression="" level="" of="" the="" anti-aging="" kl="" gene="" in="" the="" heart="" samples="" was="" significantly="" downregulated="" compared="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.02)="" or="" mlt="" (fold="" change="" 1.02)groups(both=""><0.0001). on="" the="" other="" hand,="" mlt="" treatment="" tended="" to="" reduce="" the="" effects="" of="" naasoz,="" as="" demonstrated="" by="" the="" higher="" mrna="" expression="" levels="" of="" kl="" genes="" in="" all="" treatment="" groups=""><0.0001) compared="" to="" the="" +ld50="" naaso2="" group.="" in="" the="" +,="" 1/3,="" and="" 1/10ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups,="" the="" mrna="" kl="" gene="" expression="" level="" increased="" compared="" to="" the="" +ld50="" naasoz="" group="" (all=""><0.0001). tert="" is="" a="" telomerase="" catalytic="" subunit="" that,="" along="" with="" the="" telomerase="" rna="" component="" (terc),="" forms="" the="" fundamental="" unit="" of="" the="" telomerase="" complex.="" in="" normal="" cells,="" tert="" gene="" expression="" is="" inactive="" or="" very="" low.="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (fold="" change="" 1.00)="" and="" mlt="" (fold="" change="" 0.92）="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （fold="" change="" 2.54）and="" 1/3（fold="" change="" 2.30）ld50="" naaso2="" (both=""><0.001)significantly doubled="" tert="" gene="" mrna="" expression.="" on="" the="" other="" hand,="" mlt="" exposure="" tended="" to="" minimize="" and="" normalize="" tert="" overexpression="" in="" the="" treatment="" groups.="" the="" +="" and="" 1/10ld50="" naaso2="" +="" mlt="" treatment="" groups="" had="" significantly="" decreased="" mrna="" tert="" gene="" expression="" (both=""><0.001). tradd="" is="" a="" human="" adaptor="" protein="" responsible="" for="" programmed="" cell="" death="" and="" is="" encoded="" by="" the="" tradd="" gene.="" similar="" to="" tert,="" in="" comparison="" to="" the="" control="" (1.03-fold)="" and="" mlt="" (1.02-fold)="" groups,="" we="" observed="" that="" exposure="" to="" （1.81-fold）="" and="" 1/3（1.56-fold）ld50="" naaso2（both=""><0.05）significantly increased="" tradd="" gene="" mrna="" expression.="" when="" compared="" to="" the="" ld50="" naaso2="" group,="" mlt="" treatment="" reduced="" tradd="" gene="" mrna="" expression="" by="" 1.16="" and="" 1.09-fold="" in="" the="" +="" and="" 1/10="" ld50="" naaso2+mlt="" treatment="" groups="" (both=""><0.05)(figure>
2.9。心臓および肺組織の組織学的評価
1 / 2,1 / 3,1/10の用量でメラトニンとNaAsOzで治療されたラットから回収された心臓と肺組織の組織学的分析の代表的な結果を図5に示します。出血、または高血症は、さまざまなグループで比較評価されています。 1/3および1/10用量からの心臓および肺組織の顕微鏡写真は、組織病理学的変化なしで正常でした。 1/2用量のヒ素を注射したグループの組織病理学的評価は、心筋細胞の壊死を示した。ホンオニクサルサ抽出物、しかし、メラトニンも投与された1/2用量群では、心臓組織の壊死が少ないことが明らかでした。 メラトニンと1/2ヒ素を肺に投与したグループと比較した場合、1/2ヒ素のみを投与したグループは、充血、浮腫、炎症性細胞浸潤が多かった。
この記事は、Molecules 2021、26、6603から抽出されています。https：//doi.org/10.3390/molecules26216603 https://www.mdpi.com/journal/molecules
