真核単細胞生物E.gracilisをモデルとする活性酸素ストレスと生体応答

使用真核单细胞生物 E. gracilis 作为模型的活性氧应激和生物反应

• 批准号: 01J10936
• 负责人: 渡邊 益美
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J10936/
• 关键词: cadmium; Euglena gracilis; reactive oxygen species; oxidative stress; model organism; morphological cell alteration; cytotoxicity; celluar response; E.gracilis; cellular response

環境汚染重金属である塩化カドミウム(Cd)をストレス源とし、細胞毒性評価モデルとしてより単純で扱いも容易な真核単細胞鞭毛藻類Euglena gracilisに着目し、光合成を行うZ株とクロロフィル合成能を欠損したSMZ株を用い、以下の興味深い結果を得た。(1)500μM以上のCd曝露で急性毒性細胞死、10-100μMレベルでは細胞巨大化、ヒトデ状分裂異常細胞の有意な増加を認めた。また、10μM以下で細胞増殖率の増加を認め、Cdの必須微量元素としての必要性が示唆された。(2)共焦点レーザー顕微鏡観察によりCd惹起巨大化分裂異常細胞の多核を確認した。(3)蛍光プローブを用いてCd惹起細胞障害に対する活性酸素の関与を明らかにした。(4)コメットアッセイによりCd曝露細胞でDNA断片化を確認した。(5)フローサイトメトリーによりCd曝露細胞で膜電位の低下、フォスファチヂルセリンの露出などアポトーシス様障害を認めた。(6)TUNEL法および電子顕微鏡観察によりミトコンドリアのDNA断片化や構造異常が認められ、Cdの標的細胞内小器官はミトコンドリアであることを確認した。(7)遅延蛍光法によりCdは光合成には影響しないことがわかった。(8)Cd曝露により細胞内グルタチオン合成量が増加し、抗酸化機構の働きが促進していることを明らかにした。(9)細胞増殖阻害が現れ始める50μM Cd曝露細胞でストレスタンパク質Heat-shock protein(Hsp)70を検出した。(10)グルタチオン添加によってもHsp70が検出され、CdストレスとRedox regulationの関与を示唆する結果を得た。(11)Cdの他に、ヒ素と紫外線、トリブチルスズをストレス源とした場合でも、活性酸素ストレスの発現と細胞内抗酸化機構の作動が敏速に行われていることがわかり、細胞評価モデルとしてE.gracilisが有用であることを確認した。

Environmental pollution of heavy metals で あ る salt chemical カ ド ミ ウ ム (Cd) を ス ト レ ス source と し, cell toxicity evaluation 価 モ デ ル と し て よ り 単 pure で Cha い も easy な eukaryotic cells 単 dinoflagellates Euglena Gracilis に mesh し, photosynthetic を line う Z strain と ク ロ ロ フ ィ ル synthesis can を owe loss し た SMZ を strains with the result of interests deep い い, the following の を た. (1) more than 500 microns の Cd exposure で acute toxicity of cell death, 10-100 microns レ ベ ル で は cellular gigantism, ヒ ト デ split abnormal cells の intentionally な raised add を recognize め た. Youdaoplaceholder0, the proliferation rate of で cells below 10μM <s:1> increases を recognition め, Cd <s:1> essential trace elements と て て necessity が hints された された (2) Confocal レ レ ザ 顕 顕 microscope 観 examination によ 観 Cd causing abnormal giant division of cells multinucleated を confirmation of た. (3) 蛍 light プ ロ ー ブ を with い て Cd provoked cells handicap of に す seaborne る acid active element の masato Ming ら を か に し た. (4)コメットアッセ によ によ によ Cd exposed cells でDNA fragmentation を confirm <s:1> た. (5) フ ロ ー サ イ ト メ ト リ ー に よ り で Cd exposure cell membrane potential の is low, フ ォ ス フ ァ チ ヂ ル セ リ ン の reveal な ど ア ポ ト ー シ ス others handicap of を recognize め た. (6) TUNEL method お よ び electronic 顕 micromirror 観 examine に よ り ミ ト コ ン ド リ ア の DNA fragment the や tectonic anomaly が recognize め ら れ small organ, Cd の target cell は ミ ト コ ン ド リ ア で あ る こ と を confirm し た. (7)遅 delayed 蛍 light method によ <s:1> Cd <s:1> light synthesis に <e:1> influence of <s:1> な な とがわ とがわ とがわ とがわ った. (8) Cd exposure に よ り intracellular グ ル タ チ オ ン synthesis in が raised add し, acidification institutions の 働 き が promote し て い る こ と を Ming ら か に し た. (9) cells raised colonization resistance against が れ now beginning め る 50 microns Cd exposure cell で ス ト レ ス タ ン パ ク mass Heat - shock protein (Hsp) 70 を 検 out し た. (10) グ ル タ チ オ ン add に よ っ て も Hsp70 が 検 out さ れ, Cd ス ト レ ス と Redox regulation の masato and を in stopping す た を る results. (11) Cd の he に, ヒ と ultraviolet ray, ト リ ブ チ ル ス ズ を ス ト レ ス source と し た occasions で も, active acid ス ト レ ス の 発 now と intracellular acidification institutions の actuation が sensitive resistance line speed に わ れ て い る こ と が わ か り, cell 価 モ デ ル と し て um participant racilis が useful で あ る こ と を confirm し た.

项目成果

Palmer, H.Ohta, M.Watanabe, M.Suzuki, T.: "Oxidative stress-induced cellular damage caused by UV and methyl viologen in Euglena gracilis and its suppression with rutin"Journal of Photochemistry and Photobiology B : Biology. 67. 116-129 (2002)

Palmer, H.Ohta, M.Watanabe, M.Suzuki, T.：“紫外线和甲基紫精引起的眼虫中氧化应激诱导的细胞损伤及其用芦丁的抑制”光化学和光生物学杂志 B：生物学。

Watanabe, M., Henmi, K., Ogawa, K., Suzuki, T.: "Cadmium-dependent generation of Reactive Oxygen Species and mitochondrial DNA breaks in photosynthetic and non-photosynthetic strains of Euglena gracilis"Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 134(2). 2

Watanabe, M.、Henmi, K.、Okawa, K.、Suzuki, T.：“细小裸藻光合和非光合菌株中活性氧的镉依赖性生成和线粒体 DNA 断裂”Comp.Biochem.Physiol。

Suzuki T, Itakura J, Watanabe M, Ohta M, Sato Y, Yamaya Y.: "Inactivation of staphylococcal enterotoxin-A with an electrolyzed anodic solution"J Agric Food Chem.. 50(1). 230-234 (2002)

Suzuki T、Itakura J、Watanabe M、Ohta M、Sato Y、Yamaya Y.：“用电解阳极溶液灭活葡萄球菌肠毒素-A”J Agric Food Chem.. 50(1)。

Watanabe, M., Suzuki, T.: "Cadmium-induced abnormality in strains of Euglena gracilis : morphological alteration and its prevention by zinc and cyanocobalamin"Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 130(1). 29-39 (2001)

Watanabe, M., Suzuki, T.：“镉诱导的眼虫菌株异常：锌和氰钴胺的形态改变及其预防”Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 130(1)。

Watanabe, M., Suzuki, T.: "Involvement of reactive oxygen stress in cadmium-induced cellular damage in Euglena gracilis"Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 131(4). 491-501 (2002)

Watanabe, M., Suzuki, T.：“活性氧应激参与镉诱导的细小眼虫细胞损伤”Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 131(4)。