神経薬サリンの代替物質であるフッ化リン酸ジイソプロピル（DFP）中毒後のラット血漿のプロテオーム解析の差動解析

Differential proteome analysis of rat plasma after diisopropyl fluorophosphate (DFP) intoxication, a surrogate of nerve agent sarin.

• Kalyani Chaubey
• Syed Imteyaz Alam
• Chandra Kant Waghmare
• Lokendra Singh
• Nalini Srivastava
• Bijoy K Bhattacharya

抄録

神経剤サリンの代用品であるフルオロリン酸ジイソプロピル（DFP）は、神経細胞酵素アセチルコリンエステラーゼ（AChE）を阻害する有機リン（OP）化合物である。この化合物に曝露されると、広範囲の毒性症状を引き起こし、生存者は認知および記憶障害に関連した長期的な神経毒性を示す可能性がある。入手が容易であり、他の高毒性神経剤と作用機序が類似しているため、DFPは、神経剤曝露に関連する変化を追跡するためのモデル化合物として広く使用されています。近位体液は、毒性物質への曝露のバイオマーカーの解明や毒性のメカニズムの研究に広く利用されています。本研究では、ラットのOP中毒モデルを用いて、DFP中毒に関連した血漿中のプロテオミクス変化を明らかにした。ラットは、DFPの単一用量（0.5 LD）にさらされ、その血漿プロテオームは、2次元ゲル電気泳動による1日後の暴露を研究した - 質量分析（2DE-MS）。マイルストーンの変化のいくつかは、ウェスタンブロット分析によって検証された。DFP 曝露 1 日後には、15 個のタンパク質の発現が対照と比較して有意な倍数の変化を示した。初期段階で発現変化を示したタンパク質の多くは、免疫原性機能、急性期応答、血液凝固、ストレス応答に関連するものであった。今回報告された実験では、0.5 LD の DFP 投与により、AChE 阻害、免疫原性機能の変調、ストレスの発生が早期に見られることが示された。また、いくつかのタンパク質とその機能的意義は、私たちの以前の血漿プロテオーム研究で観察されたものと類似性を示したが、0.5 LD DFPを投与した動物の血漿中には神経変性変化は観察されませんでした。

Diisopropyl fluorophosphate (DFP), a surrogate of nerve agent sarin, is an organophosphorus (OP) compound which inhibits neuronal enzyme acetylcholinesterase (AChE). Exposure of this compound leads to a wide range of toxic symptoms and survivors may exhibit long term neurotoxicity related to cognitive and memory defects. Due to ease of availability and similar mechanism of action to other highly toxic nerve agent, DFP is widely used as model compound to trace changes associated with nerve agent exposures. Proximal fluids are widely used for the elucidation of biomarkers for exposure to toxic substances and to study the mechanism of toxicity. Using a rat model of OP intoxication, the present study was carried out to elucidate proteomic changes in plasma associated with DFP intoxication. Rats were exposed to a single dose (0.5 LD) of DFP and their plasma proteome was studied, one day post exposure by two dimensional gel electrophoresis - mass spectrometry (2DE-MS). Some of the milestone changes were validated by Western blot analysis. A total 15 proteins showed significant fold changes in expression with respect to control after 1 day of DFP intoxication. Most of the proteins showing changes in expression at initial stages were related to immunogenic function, acute phase response, blood coagulation, and stress response. Experiments reported here demonstrate that 0.5 LD DFP intoxication leads to AChE inhibition, modulation of immunogenic function, and generation of stress at an early stage. Although, some proteins and their putative functional ramifications indicated similarity with those observed in our previous plasma proteome study, neurodegenerative changes were not observed in plasma of 0.5 LD DFP treated animals.

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