銀ナノ粒子は、Akt/AMPK/mTOR経路を介してHC11細胞の酸化ストレスとミトコンドリア傷害を媒介したオートファジーを誘導した

Silver Nanoparticles Induced Oxidative Stress and Mitochondrial Injuries Mediated Autophagy in HC11 Cells Through Akt/AMPK/mTOR Pathway.

• Jin Hou
• Ling Zhao
• Huaqiao Tang
• Xiaoli He
• Gang Ye
• Fei Shi
• Min Kang
• Helin Chen
• Yinglun Li

抄録

銀ナノ粒子（AgNP）は工業製品に広く使用されており、良好な抗菌性を有しており、牛の乳房炎の予防や治療への応用が期待されている。しかし、AgNPの細胞毒性が懸念されている。そこで我々は、マウスHC11乳腺上皮細胞におけるAgNP誘導細胞毒性におけるオートファジーの役割を検討した。その結果、AgNPはHC11細胞を傷害し、乳酸脱水素酵素（LDH）の放出を伴うことがわかった。また、活性酸素種（ROS）の増加、ヘモキシゲナーゼ-1（HO-1）およびNrf2の発現の増加によって示されるように、AgNPはHC11細胞においてオートファジーを誘導し、酸化ストレスと関連していた。ミトコンドリアはAgNPsによって変化した：ミトコンドリア膜電位（MMP）が低下し、PINK1とParkinの発現が増加した。AgNPsはまた、p-AMPKの発現を増加させ、p-Aktおよびp-mTORの発現を減少させた。3-メチルアデニンの添加はオートファジーを阻害し、AgNPsの細胞毒性を増強したことから、オートファジーがAgNP誘発細胞死に対して保護的であることが示唆された。まとめると、AgNPはAkt/AMPK/mTOR経路を介してHC11細胞に保護的なオートファジーを誘導し、細胞の酸化ストレスやミトコンドリアの変化と関連していた。我々の研究は、AgNPが臨床応用において乳房組織に損傷を与える可能性があり、使用には注意が必要であることを確認した。AgNPsによる損傷が乳腺の授乳機能に影響を与えるかどうか、および乳汁中の残留の可能性があるかどうかを明らかにするために、さらなる研究が必要である。

Silver nanoparticles (AgNPs) are widely used in industrial products, and they have good antibacterial properties, with potential for prevention and treatment of cow mastitis. However, concerns exist about the cytotoxicity of AgNPs. Thus, we have studied the role of autophagy in AgNP-induced cytotoxicity in mouse HC11 mammary epithelium cells. We found that AgNPs injured HC11 cells, with release of lactate dehydrogenase (LDH). AgNPs also induced autophagy in HC11 cells, which was associated with oxidative stress, as indicated by increased reactive oxygen species (ROS) and increased expression of hemoxygenase-1(HO-1) and Nrf2. Mitochondria were altered by AgNPs: mitochondrial membrane potential (MMP) was decreased and the expression of PINK1 and Parkin was increased. AgNPs also increased the expression of p-AMPK and decreased the expression of p-Akt and p-mTOR. The addition of 3-methyl adenine inhibited autophagy and enhanced the cytotoxicity of AgNPs, indicating that autophagy is protective against AgNP-induced cell death. In summary, AgNPs induced protective autophagy in HC11 cells via the Akt/AMPK/mTOR pathway, associated with cellular oxidative stress and mitochondrial alterations. Our research confirms that AgNPs may damage the breast tissue in clinical applications and should be used with caution. Further research is necessary to clarify whether the damage caused by AgNPs will affect the lactation function of the mammary glands and possible residues in milk.