抗老化KlothoはSH-SY5Y細胞をアミロイドβ1-42の神経毒性から保護する。Wnt1/pCREB/NRF2/HO-1シグナルの関与

Anti-aging Klotho Protects SH-SY5Y Cells Against Amyloid β1-42 Neurotoxicity: Involvement of Wnt1/pCREB/Nrf2/HO-1 Signaling.

• Mohsen Sedighi
• Tourandokht Baluchnejadmojarad
• Siamak Afshin-Majd
• Mona Amiri
• Malihe Aminzade
• Mehrdad Roghani

抄録

アルツハイマー病(AD)は、高齢者に蔓延する神経変性性の神経疾患と考えられている。ADの発症には、アミロイドβ（Aβ）ペプチドによる酸化ストレスや神経炎症が強く関与しています。クロトーは複数の保護作用を持つ抗老化タンパク質であり、その欠乏は加齢に伴う障害の発症に関与している。本研究では、ヒトSH-SY5Y神経芽腫細胞を用いて、0.5、1、2nMの異なる濃度でKlothoを前処理することで、20μMの濃度でのAβ1-42毒性に対して有益な効果があるかどうかを調べた。その結果、Klothoは、Aβ1-42の負荷後、カスパーゼ3活性の低下とDNA断片化に加えて、細胞の生存率を有意に部分的に回復させ、活性酸素種（ROS）を減少させ、スーパーオキシドジスムターゼ活性（SOD）を向上させることが明らかになった。さらに、外因性KlothoはAβ曝露細胞において、核内因子-κB（NF-κB）、インターロイキン-1β（IL-1β）、腫瘍壊死因子-α（TNF-α）からなる炎症性バイオマーカーを減少させた。また、KlothoはWnt1レベルのダウンレギュレーション、リン酸化されたサイクリックAMP応答エレメント結合(pCREB)のアップレギュレーション、核内因子赤血球2関連因子2(Nrf2)とヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)のmRNAレベルのアップレギュレーションを引き起こしたが、プロテインキナーゼCのε型(PKCε)はAβ毒性後には有意な変化を示さなかった。以上のことから、KlothoはAβチャレンジ後の神経芽腫細胞のアポトーシス、酸化ストレス、炎症を緩和し、その有益な効果はWnt1/pCREB/NRF2/HO-1シグナル伝達を適切に調節することで部分的に発揮されていると考えられる。

Alzheimer's disease (AD) is considered a prevalent neurological disorder with a neurodegenerative nature in elderly people. Oxidative stress and neuroinflammation due to amyloid β (Aβ) peptides are strongly involved in AD pathogenesis. Klotho is an anti-aging protein with multiple protective effects that its deficiency is involved in development of age-related disorders. In this study, we investigated the beneficial effect of Klotho pretreatment at different concentrations of 0.5, 1, and 2 nM against Aβ1-42 toxicity at a concentration of 20 μM in human SH-SY5Y neuroblastoma cells. Our findings showed that Klotho could significantly and partially restore cell viability and decrease reactive oxygen species (known as ROS) and improve superoxide dismutase activity (SOD) in addition to reduction of caspase 3 activity and DNA fragmentation following Aβ1-42 challenge. In addition, exogenous Klotho also reduced inflammatory biomarkers consisting of nuclear factor-kB (NF-kB), interleukin-1β (IL-1β), and tumor necrosis factor-α (TNF-α) in Aβ-exposed cells. Besides, Klotho caused downregulation of Wnt1 level, upregulation of phosphorylated cyclic AMP response element binding (pCREB), and mRNA levels of nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) and heme oxygenase 1 (HO-1) with no significant alteration of epsilon isoform of protein kinase C (PKCε) after Aβ toxicity. In summary, Klotho could alleviate apoptosis, oxidative stress, and inflammation in human neuroblastoma cells after Aβ challenge and its beneficial effect is partially exerted through appropriate modulation of Wnt1/pCREB/Nrf2/HO-1 signaling.