メラトニンは、アポトーシスとグルコ毒性とグルコリポ毒性によって誘導される老化からINS-1膵β細胞を保護します

Melatonin protects INS-1 pancreatic β-cells from apoptosis and senescence induced by glucotoxicity and glucolipotoxicity.

• Yu Hee Lee
• Hye Sook Jung
• Min Jeong Kwon
• Jung Eun Jang
• Tae Nyun Kim
• Soon Hee Lee
• Mi-Kyung Kim
• Jeong Hyun Park

抄録

序論:

メラトニンは非常に強い抗酸化作用を持つホルモンとして知られています。老化は、細胞の複製の損失とプロ炎症性表現型からなる変化によって特徴づけられる生物学的状態であり、現在では多くの変性疾患の基本的なプロセスの一つと考えられているSenescence Associated Secretory Phenotype (SASP)につながる。細胞分裂数の増加は、活性酸素種（ROS）の増加に反応して DNA 損傷を介して細胞の老化を誘導する。我々は、メラトニンがグルコ毒性やグルコリポトキシシティによって誘導されるアポトーシスやストレスによる膵臓β細胞の早期老化を減少させることができるかどうかを検証したいと考えた。

INTRODUCTION: Melatonin is a hormone known as having very strong anti-oxidant property. Senescence is a biological state characterized by the loss of cell replication and the changes consisting of a pro-inflammatory phenotype, leading to Senescence Associated Secretory Phenotype (SASP) which is now regarded as one of the fundamental processes of many degenerative diseases. Increased cell division count induces cell senescence via DNA damage in response to elevated Reactive Oxygen Species (ROS). We wanted to test whether melatonin could reduce apoptosis and stress induced premature pancreatic β-cell senescence induced by glucotoxicity and glucolipotoxicity.

材料と方法:

培養齧歯類膵β細胞株（INS-1細胞）を用いた。グルコ毒性(HG:高血糖)とグルコリポ毒性(HGP:パルミチン酸添加高血糖)は、高血糖とパルミチン酸添加により誘導された。老化の程度は、メラトニン処理の前後で、細胞生存力、細胞周期関連タンパク質および遺伝子発現、内因性抗酸化防御酵素、およびグルコース刺激インスリン分泌（GSIS）の変化とともに、SA-β-GalおよびP16染色によって測定した。

MATERIALS AND METHOD: Cultured rodent pancreatic β-cell line (INS-1 cell) was used. Glucotoxicity (HG: hyperglycemia) and glucolipotoxicity (HGP: hyperglycemia with palmitate) were induced by hyperglycemia and the addition of palmitate. The degrees of the senescence were measured by SA-β-Gal and P16 staining along with the changes of cell viabilities, cell cycle-related protein and gene expressions, endogenous anti-oxidant defense enzymes, and Glucose Stimulated Insulin Secretion (GSIS), before and after melatonin treatment.

結果:

HGとHGP条件で培養INS-1細胞は、加速された老化、増加したアポトーシス、細胞周期停止、損なわれた内因性抗酸化防御、および障害されたグルコース刺激インスリン分泌を明らかにした。メラトニンは、アポトーシスと老化に関連するタンパク質の発現を減少させ、内因性抗酸化防御を増加させ、グルコース刺激インスリン分泌を改善した。

RESULTS: Cultured INS-1 cells in HG and HGP conditions revealed accelerated senescence, increased apoptosis, cell cycle arrest, compromised endogenous anti-oxidant defense, and impaired glucose-stimulated insulin secretion. Melatonin decreased apoptosis and expressions of proteins related to senescence, increase the endogenous anti-oxidant defense, and improved glucose-stimulated insulin secretion.

結論:

メラトニンは膵β細胞をアポトーシスから保護し、老化の促進に関連するマーカーの発現を減少させ、グルコース毒性やグルコリピポトーシスによって誘導される生物学的劣化を改善した。

CONCLUSION: Melatonin protected pancreatic β-cell from apoptosis, decreased expressions of the markers related to the accelerated senescence, and improved the biological deteriorations induced by glucotoxicity and glucolipotoxicity.