酸化銅ナノ粒子への曝露は、酸化ストレスと小胞体（小胞体）ストレスによる毒性とアポトーシスを誘発することが明らかになった

Exposure to copper oxide nanoparticles triggers oxidative stress and endoplasmic reticulum (ER)-stress induced toxicology and apoptosis in male rat liver and BRL-3A cell.

• Huanliang Liu
• Wenqing Lai
• Xiaohua Liu
• Honglian Yang
• Yanjun Fang
• Lei Tian
• Kang Li
• Huipeng Nie
• Wei Zhang
• Yue Shi
• Liping Bian
• Susu Ding
• Jun Yan
• Bencheng Lin
• Zhuge Xi

抄録

酸化銅ナノ粒子（Nano-CuO）の毒性については、近年広く研究されていますが、酸化ストレスとERストレスの関係や、Nano-CuOが誘発する可能性のあるメカニズムについてはほとんど研究されていません。しかし、酸化ストレスとERストレスとの関係や、ナノ酸化銅によって誘発される可能性のあるメカニズムについてはほとんど研究されていませんでした。ここでは、ナノ-CuO による酸化ストレスと ER-ストレスを介した肝毒性とアポトーシスのメカニズムを in vivo および in vitro で検討した。in vivo実験では、雄性Wistarラットに毎日10μgNano-CuO/g体重を60日間、経鼻投与したところ、肝機能障害、酸化ストレス、炎症反応、病理組織学的・超構造学的損傷、ERストレス、アポトーシスを肝組織に生じさせた。ラット肝細胞BRL-3A細胞を用いたin vitro実験では、Nano-CuOを24時間曝露すると活性酸素が過剰に産生され、ミトコンドリア膜電位が低下し、アポトーシスを誘発して細胞死を引き起こすことが示されました。しかし、N-アセチルシステインの投与により、Nano-CuO処理群のアポトーシスは減少した。また、in vivoおよびin vitro実験により、酸化ストレスがERストレス経路を引き金となり、CHOP, JNK, Caspase-12のアポトーシス経路が開通することが確認された。以上のことから、ナノキュオ処理は活性酸素による酸化ストレスの引き金となり、その結果、ERストレス経路が活性化され、肝組織やBRL-3A細胞の細胞死を引き起こすことがわかった。

Copper oxide nanoparticles (Nano-CuO) toxicity has been researched widely in recent years. However, the relationship between oxidative stress and ER-stress and the possible mechanisms induced by Nano-CuO have been rarely studied. Here, the mechanism of hepatotoxicity and apoptosis through oxidative stress and ER-stress induced by Nano-CuO was investigated in vivo and in vitro. In in vivo experiments, male Wistar rats were intranasally instilled 10 μg Nano-CuO/g body weight daily for 60 days, which caused liver function impairment, oxidative stress, inflammatory response, histopathological and ultrastructural damage, ER-stress and apoptosis in liver tissue. in vitro experiments on rat hepatocytes BRL-3A cells showed that exposure to Nano-CuO for 24 h resulted in excess production of reactive oxygen species leading to decrease in mitochondria membrane potential causing cell death by inducing apoptosis. However, administration of n-acetyl cysteine decreased the apoptosis in Nano-cuo treated group. The in vivo and in vitro experiments confirmed that oxidative stress triggered ER-stress pathway, leading to the opening of apoptosis pathways of CHOP, JNK, and Caspase-12. In summary, treatment of Nano Cuo triggered oxidative stress by ROS, which in turn resulted in activation of ER stress pathways causing cell death in liver tissue and BRL-3A cells.

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