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ゼブラフィッシュ（Danio rerio）胚におけるチトクロームP450媒介7-メトキシクマリン-O-デメチラーゼ活性の誘導性
Inducibility of cytochrome P450-mediated 7-methoxycoumarin-O-demethylase activity in zebrafish (Danio rerio) embryos.
PMID: 32569997 DOI: 10.1016/j.aquatox.2020.105540.
抄録
ゼブラフィッシュ（Danio rerio）胚は、ヒトおよび環境毒性学の代替モデルとしてますます利用されるようになってきている。シトクロムP450(CYP)システムは、毒性試験の結果を理解し、正しく解釈するために基本的に重要であるため、構成的および外来生物誘発性7-メトキシクマリン-O-デメチラーゼ(MCOD)、すなわち「哺乳類CYP2様」の活性を、共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いてゼブラフィッシュ胚のin vivoでモニターした。MCOD誘導の分子機構を解明するために、年齢の異なるゼブラフィッシュ胚を用いて、CYP誘導剤の原型となるβ-ナフトフラボン（アリル炭化水素受容体（AhR）アゴニスト）、リファンピシン（プレグナンX受容体（PXR）アゴニスト）、カルバマゼピン、フェノバルビタール（構成性アンドロステイン受容体（CAR）アゴニスト）の用量依存的な効果を解析した。年齢の36時間から開始して、ゼブラフィッシュのすべての胚の段階は、空間的な変化と異なるレベルではあるが、構成的なMCOD活性を持っていることが示された。カルバマゼピン、フェノバルビタールおよびリファンピシンは、96時間齢のゼブラフィッシュ胚のin vivo MCOD活性に影響を与えなかったのに対し、モデルアリール炭化水素受容体アゴニストであるβ-ナフトフラボンは、46-734nMで96時間齢のゼブラフィッシュ胚のMCOD活性を有意に誘導したが、明確な濃度-効果関係は認められなかった。また、β-ナフトフラボンによるMCOD活性の誘導は、胚発生の進行とともに徐々に低下した。36, 60, 84, 108時間齢のゼブラフィッシュ胚における構成的および外来生物誘発MCOD活性パターンをin vivoで解析した結果、この減少は主に心血管系におけるMCOD活性の誘導が加齢に関連して低下したことに起因していると考えられた。本研究の結果は、ゼブラフィッシュの初期ライフステージにおける特定のCYP活性が有害物質への曝露によって影響を受けるメカニズムとその程度についての新たな洞察を提供するものである。この研究は、ゼブラフィッシュの胚は少なくとも36時間後から、精巧で誘導性のある生体内変換システムを持っているという見解をさらに支持するものである。
The zebrafish (Danio rerio) embryo has increasingly been used as an alternative model in human and environmental toxicology. Since the cytochrome P450 (CYP) system is of fundamental importance for the understanding and correct interpretation of the outcome of toxicological studies, constitutive and xenobiotic-induced 7-methoxycoumarin-O-demethylase (MCOD), i.e. 'mammalian CYP2-like', activities were monitored in vivo in zebrafish embryos via confocal laser scanning microscopy. In order to elucidate molecular mechanisms underlying the MCOD induction, dose-dependent effects of the prototypical CYP inducers β-naphthoflavone (aryl hydrocarbon receptor (AhR) agonist), rifampicin (pregnane X receptor (PXR) agonist), carbamazepine and phenobarbital (constitutive androstane receptor (CAR) agonists) were analyzed in zebrafish embryos of varying age. Starting from 36 h of age, all embryonic stages of zebrafish could be shown to have constitutive MCOD activity, albeit with spatial variation and at distinct levels. Whereas carbamazepine, phenobarbital and rifampicin had no effect on in vivo MCOD activity in 96 h old zebrafish embryos, the model aryl hydrocarbon receptor agonist β-naphthoflavone significantly induced MCOD activity in 96 h old zebrafish embryos at 46-734 nM, however, without a clear concentration-effect relationship. Induction of MCOD activity by β-naphthoflavone gradually decreased with progression of embryonic development. By in vivo characterization of constitutive and xenobiotic-induced MCOD activity patterns in 36, 60, 84 and 108 h old zebrafish embryos, this decrease could primarily be attributed to an age-related decline in the induction of MCOD activity in the cardiovascular system. Results of this study provide novel insights into the mechanism and extent, by which specific CYP activities in early life-stages of zebrafish can be influenced by exposure to xenobiotics. The study thus lends further support to the view that zebrafish embryos- at least from an age of 36 h - have an elaborate and inducible biotransformation system.
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