アフラトキシンB1は、ヒト正常細胞において活性酸素種依存性のカスパーゼを介したアポトーシスを誘導し、ゼブラフィッシュ幼生においてアリウムセパ根の細胞分裂を阻害し、炎症反応を誘発することが示唆された

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Sci. Total Environ..2020 May;737:139704. S0048-9697(20)33224-1. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.139704.Epub 2020-05-26.

アフラトキシンB1は、ヒト正常細胞において活性酸素種依存性のカスパーゼを介したアポトーシスを誘導し、ゼブラフィッシュ幼生においてアリウムセパ根の細胞分裂を阻害し、炎症反応を誘発することが示唆された

Aflatoxin B1 induces reactive oxygen species-dependent caspase-mediated apoptosis in normal human cells, inhibits Allium cepa root cell division, and triggers inflammatory response in zebrafish larvae.

Debasish Kumar Dey
Sun Chul Kang

PMID: 32512299 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.139704.

抄録

食品や水のマイコトキシン汚染は世界的に深刻な問題となっています。アフラトキシンB1（AFB1）は、環境中の食品や水域を汚染する致死性のマイコトキシンである。AFB1は、ヒトでは肝毒性、催奇形性、免疫毒性などの重篤な健康障害を引き起こすことが報告されていますが、植物や水生動物への影響のメカニズムは完全には解明されていません。AFB1の生態系への影響を明確に理解するために、我々は、様々な生息地に対応する異なるモデル系におけるAFB1曝露の影響を検討した。本研究では、ヒト正常細胞株(HaCaT, CCD 841 CoN),アリリウムセパ(タマネギ)根細胞,ゼブラフィッシュ胚発生を対象に、AFB1汚染の影響を調べた。これらの結果から、10μMを超える濃度のAFB1はHaCaT細胞に対して毒性を示すことが明らかになった。AFB1曝露後のHaCaT細胞およびCCD 841 CoN細胞の形態学的変化は明らかであった。特にHaCaT細胞では、50μM及び100μMのAFB1投与により、内因性フリーラジカルの過剰な産生(ROSやNOの生成)による酸化ストレスが誘導された。AFB1は、内因性のフリーラジカルの過剰な産生により酸化ストレスを誘発し、その結果、活性酸素依存性のDNA損傷イベントが加速され、カスパーゼを介したプログラムによる細胞死を引き起こす。A. cepa根細胞をAFB1に24時間曝露したところ、細胞分裂に異常が生じた。また、AFB1処理を行ったA. cepa根細胞は、濃度依存的にメタフェース停止の増加を示した。また、ゼブラフィッシュの胚をAFB1に曝露したところ、AFB1が幼虫の成長・発育を制限し、ゼブラフィッシュの死亡率が著しく上昇することが明らかになった。以上の結果から、AFB1汚染はプログラム細胞死の引き金となり、生態系に影響を与えていることが示唆された。

Mycotoxin contamination of food and water is a serious global concern. Aflatoxin B1 (AFB1) is a deadly mycotoxin that contaminates both food and water bodies in the environment. AFB1 is reported to cause severe health issues, including hepatotoxicity, teratogenicity, and immunotoxicity in humans; however, the mechanistic effects on plant and aquatic animals are not fully understood. To obtain a clear understanding of the effects of AFB1 on the ecosystem, we examined the influence of AFB1 exposure on different model systems corresponding to various habitats. In the current study, AFB1 contamination consequences were studied on a human normal cell lines (HaCaT, CCD 841 CoN), meristematic Allium cepa (onion) root cells, and zebrafish embryonic development. Our results clearly indicate that concentrations of AFB1 >10 μM are toxic to HaCaT cells. Morphological changes of HaCaT and CCD 841 CoN cells were clearly observed after exposure to AFB1. Particularly in HaCaT cells, treatment with 50 μM and 100 μM AFB1induces oxidative stress by excessive endogenous free-radical production such as ROS and NO generation. These consequences accelerate the ROS-dependent DNA damage events, which subsequently result in caspase mediated programmed cell death. Exposure of A. cepa root cells to AFB1 for 24 h resulted in abnormal cell division. A. cepa root cells subjected to AFB1 treatment showed a significant concentration-dependent increase in metaphase arrest. Exposure of zebrafish embryos to AFB1 also revealed that AFB1 contamination restricts the larval growth and development, resulting in a remarkably increased zebrafish mortality rate. Collectively, results of the current study indicate that AFB1 contamination triggers the programmed cell death machinery, subsequently affecting the ecosystem.