FoxO1aが媒介するカドミウム誘導環状線維化細胞のアポトーシスは、喫煙による椎間板変性に寄与している

FoxO1a mediated cadmium-induced annulus fibrosus cells apoptosis contributes to intervertebral disc degeneration in smoking.

• Doudou Jing
• Wei Wu
• Xiangyu Deng
• Yizhong Peng
• Wenbo Yang
• Donghua Huang
• Zengwu Shao
• Dong Zheng

抄録

喫煙により体内に蓄積する重金属の一種であるカドミウム（Cd）は、心血管疾患、変形性関節症、骨粗鬆症など多くの疾患において喫煙の有害作用を媒介している。しかし、椎間板組織に対するカドミウムの毒性効果は報告されていない。今回の研究では、カドミウムが椎間板変性の原因となるアポトーシスを誘導することを明らかにした。具体的には、カドミウムはFoxO1aの核内転座を誘導し、このFoxO1aはミトコンドリア関連経路を介してAF細胞のアポトーシスを誘導していることを明らかにした。この過程には、ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ/タンパク質キナーゼB(PI3K/AKT)シグナル経路も関与している。PI3Kの阻害剤であるLY29002と小型干渉RNAを標的としたFoxO1aの併用により、PI3K/AKTシグナル経路とFoxO1aの関係が確認された。以上のことから、本研究は、喫煙がIVDDに寄与するメカニズムを解明し、喫煙者のIVDD予防のための新たなターゲットを発見するものである。

Cadmium (Cd), a type of heavy metal that accumulates in the body because of smoking, mediates the toxic effect of smoking in many diseases, such as cardiovascular disease, osteoarthritis, and osteoporosis. However, the toxic effect of Cd on intervertebral disc tissues have not been reported. In the current study, we demonstrated that Cd induced the apoptosis of annulus fibrosus (AF) cells, which contributed to intervertebral disc degeneration (IVDD). Specifically, Cd induced the nuclear translocation of FoxO1a, which drives AF cells apoptosis through mitochondrial-related pathway. Phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B (PI3K/AKT) signal pathway is also involved in this process. The combined use of LY29002, an inhibitor of PI3K, and small interfering RNA-targeting FoxO1a confirmed the relationship between the PI3K/AKT signal pathway and FoxO1a. In summary, present research explores the mechanism behind the contribution of smoking to IVDD and finds a new feasible target for preventing IVDD in smoking.

© 2020 The Authors. Journal of Cellular Physiology published by Wiley Periodicals LLC.