ミノサイクリンはERストレスを制御して光受容体細胞のアポトーシスを誘導する

Minocycline induces apoptosis of photoreceptor cells by regulating ER stress.

• Wenqin Xu
• Mengzhang Tao
• Zhicha Hu
• Tianfang Chang
• Yusheng Wang

抄録

これまでの研究では、酸素誘発網膜症動物モデルにおいて、ミノサイクリンによるミクログリア活性化阻害が視覚障害を悪化させたことが報告されている。我々は、ミノサイクリンが視細胞の損傷を悪化させているのではないかと仮説を立てた。ニキビ治療にミノサイクリンを使用している患者の中には、視覚障害を訴える人もいるが、ミノサイクリンの光受容体への毒性を取り上げた研究はない。ここでは、ミノサイクリンの光受容体アポトーシスに対する作用機序を明らかにした。Cell Counting Kit-8とKi67染色の結果、ミノサイクリンは661W細胞の増殖を抑制し、フローサイトメトリーと末端デオキシヌクレオチド転移酵素dUTPニックエンド標識（TUNEL）の結果、ミノサイクリンは細胞のアポトーシスを促進することが示された。さらに、ミノサイクリン投与により、小胞体ストレス、膵臓ERキナーゼ様ERキナーゼ（PERK）-真核生物翻訳開始因子2α（eIF2α）-CCAAT/エンハンサー結合タンパク質相同タンパク質（CHOP）カスケードに関連するシグナルが活性化され、アポトーシス開始の鍵となるメカニズムが明らかになった。さらに、ミノサイクリンを12時間（12時間）投与すると核内因子エリスロイド2関連因子2（Nrf2）の発現が低下し、6時間後にはNrf2が核内から細胞質に移行することが確認され、核内のNrf2がミノサイクリンの光受容体に対するアポトーシス抑制効果を緩和している可能性が示唆された。Nrf2をアップレギュレートすると、ミノサイクリン処理した661W細胞ではアポトーシスが抑制された。これらのデータは、ERストレス経路の制御を介したプロアポトーシス効果を介して、ミノサイクリンの光受容体に対する毒性を示す最初のデータである。

Our previous work reported that minocycline induced inhibition of microglial activation aggravated visual injury in an oxygen induced retinopathy animal model. We hypothesized that minocycline might have aggravated injury to the photoreceptor. Some patients who use minocycline to treat acne complain of visual impairment; however, no studies have addressed minocycline toxicity to photoreceptors. Here, we identified mechanistic effect of minocycline on photoreceptor apoptosis. The results of Cell Counting Kit-8 and Ki67 staining demonstrated that minocycline inhibited the proliferation of 661W cells, and flow cytometry and terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick-end labeling (TUNEL) demonstrated that minocycline promoted cell apoptosis. Additionally, minocycline administration activated signaling associated with endoplasmic reticulum stress, the pancreatic ER kinase-like ER kinase (PERK)-eukaryotic translation initiation factor 2α (eIF2α)-CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein (CHOP) cascade, which represented the key mechanism underlying the initiation of apoptosis. Moreover, we observed downregulated nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) after administration of minocycline for 12 h (12 hours) and Nrf2 transferred from nuclear to cytoplasm after 6 h, indicating that Nrf2 in nuclear may alleviated the pro-apoptotic effect of minocycline on photoreceptor cells. Upregulating Nrf2 inhibited apoptosis in minocycline treated 661W cells. These represent the first data demonstrating minocycline toxicity to photoreceptors via its pro-apoptotic effects through the regulation of ER stress pathways.

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