PC12細胞のヒ素誘導毒性に対するD-ピニトールの保護作用とその基礎となるメカニズムの解明

Investigating the protective actions of D-pinitol against arsenic-induced toxicity in PC12 cells and the underlying mechanism.

• Md Shiblur Rahaman
• Mahmuda Akter
• Md Mostafizur Rahman
• Md Tajuddin Sikder
• Toshiyuki Hosokawa
• Takeshi Saito
• Masaaki Kurasaki

抄録

ヒ素は、世界中で多くの人間の病気の原因となっている有害金属です。これとは対照的に、D-ピニトールは天然に存在する生理活性のある食物化合物であり、抗酸化作用を有している。本研究の目的は、ヒ素誘発細胞毒性に対するD-ピニトールの保護作用を明らかにし、PC12細胞の生体分子機構におけるその制御機構を探ることである。その結果、D-ピニトールとヒ素の共曝露は、グルタチオン（GSH）レベルとグルタチオン還元酵素（GR）を増加させることで、細胞の生存率を高め、DNA損傷を減少させ、PC12細胞をヒ素誘発性細胞毒性から保護することが明らかになった。ウェスタンブロット解析の結果、D-ピニトールとヒ素の共曝露はヒ素誘発オートファジーを有意に抑制し、生存因子（mTOR、p-mTOR、Akt、p-Akt、NF-кB、Nrf2、ERK1、GR、Bcl-x）のアップレギュレーションを介してアポトーシスを抑制し、死因因子（p53、Bax、チトクロームc、LC3）のダウンレギュレーションを介して、ヒ素がこれらの因子をネガティブに制御していることが示された。これらの結果から、D-ピニトールはPC12細胞をヒ素誘発細胞毒性から保護することが示唆された。

Arsenic is awfully toxic metalloid responsible for many human diseases all over the world. Contrastingly, D-pinitol is a naturally occurring bioactive dietary compound has antioxidant properties. The objective of this study is to elucidate the protective actions of D-pinitol on arsenic-induced cytotoxicity and explore its controlling role in biomolecular mechanisms in PC12 cells. Obtained results demonstrated that co-exposure of D-pinitol with arsenic increases cell viability, decreases DNA damage and protects PC12 cells from arsenic-induced cytotoxicity by increasing glutathione (GSH) level and glutathione reductase (GR). Protein expression of western blot analysis showed that co-exposure of D-pinitol and arsenic significantly inhibited arsenic-induced autophagy which further suppressed apoptosis through up-regulation of survival factors; mTOR, p-mTOR, Akt, p-Akt, NF-кB, Nrf2, ERK1, GR, Bcl-x and down-regulation of death factors; p53, Bax, cytochrome c, LC3, although arsenic regulated those factors negatively. These results of this study suggested that D-pinitol protects PC12 cells from arsenic-induced cytotoxicity.

Copyright © 2019 Elsevier B.V. All rights reserved.