水晶体における微量元素輸送機構の解析

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微量元素は生体内において様々な酵素反応の活性化因子及び不活性化因子として働き、その細胞内濃度が厳密に制御される必要がある。白内障は水晶体が混濁し視力障害をきたす疾病であり、その発症機構として紫外線等から発生する活性酸素種による障害が提唱されている。水晶体において微量元素が重要な役割を果たすことが考えられるため、本研究では正常及び白内障水晶体における微量元素、特に抗酸化作用を持つと考えられる亜鉛、セレン及び細胞内情報伝達に重要なカルシウムに着目し、その輸送機構について検討を行った。正常6週齢成熟ラット及び13日齢幼若ラットより水晶体を摘出し、種々の放射性微量元素を含むマルチトレーサー中で培養したところ、両ラット水晶体にBe、Sc、V、Mn、Fe、Co、Zn、As、Se、Rb、Sr、Y、Zr、Ru、Rhの15核種が移行した。しかし、その移行量は核種により異なっており、また成熟及び幼若ラットで異なっていた。15核種の中では亜鉛が最も多く水晶体に取り込まれており、その取り込み量は成熟ラットと比べ幼若ラット水晶体でより大きかった。一方、遺伝性白内障UPLラット水晶体への微量元素移行をマルチトレーサーを用いて検討したところ、白内障ラット水晶体へは正常ラット水晶体と比べマンガン、コバルト、亜鉛の移行が大きかった。白内障水晶体では正常水晶体と異なり、セレンの取り込みが最も大きかった。従って、ラット水晶体の成長及び口内障進行に微量元素輸送が大きな役割を果たしていることが推察された。さらに、正常及び遺伝性白内障UPLラット水晶体における細胞内カルシウム量調節に重要な細胞膜カルシウムATPase、PMCA、の発現を逆転写PCR法により検討したところ、口内障の進行に伴いPMCA発現量は上昇していた。