神経変性を引き起こす金属イオン輸送の破綻に関する研究

金属离子运输中断导致神经变性的研究

基本信息

批准号：
19659137
负责人：
金子周司
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19659137/
关键词：
神経変性鉄イオン金属輸送体 Xenopus卵母細胞元素分析

项目摘要

【目的】DMT1 (Divalent Metal Transporter 1)は12回膜貫通型のFe2+トランスポータであり、H+との共輸送により細胞内への鉄輸送に深く関与している。鉄は生体必須の因子である一方で、活性酸素種(reactive oxygen species:ROS)の生成を触媒し神経障害を増悪することが知られている。本研究では電気生理学的にDMT1の機能解析を行い、酸化的ストレス誘発細胞障害におけるDMT1の役割について検討した。【方法】電気生理学的検討は、アフリカツメガエル卵母細胞にラットDMT1のcRNAを注入し3〜4日間培養し、二電極膜電位固定法によりwhole-cell膜電流を測定することにより行った。初代培養大脳皮質神経細胞は胎生18日齢のラット胎仔の大脳皮質より調製し、10-13日間培養した後に実験に用いた。【結果】電気生理学的測定により、DMT1発現卵母細胞においてpH5.5で濃度依存的なFe2+誘起電流が認められたが、これはpH7.4では認められなかった。またFe2+、Cd2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Ni2+など他の2価カチオンでも電流応答が観察されたがCa2+、Ba2+では観察されなかった。一方Gd3+、La3+などの3価カチオンでも電流応答は見られず、これらはMn2+誘起電流に影響を与えなかった。初代培養大脳皮質神経細胞に対してH2O2やパラコートなどのROS供与体を処置すると濃度依存的な細胞死が惹起され、これは鉄のキレーターにより有意に抑制された。またこれらの薬物を細胞死を惹起しない低濃度で24時間処置するとDMT1発現量の増大が観察され、これはRNAおよびタンパクの新規合成阻害薬の適用によりほぼ完全に消失した。またH2O2やパラコートの24時間の処置濃度依存的に59Fe2+の取り込み量が増大した。【考察】DMT1はFe2+以外にもCd2+、Mn2+などの2価カチオンを輸送することが示された。初代培養大脳皮質神経細胞では酸化的ストレス負荷時にDMT1の発現量が増大することが明らかになった。脳虚血時、高グルコース条件下でのpHの低下とROSの生成はDMT1の機能増強と発現量増大を引き起こし、細胞内への鉄の取り込み量を増加させることで、ROS生成促進作用を介して神経細胞毒性を増悪させることが示唆される。

[目的] DMT1（二价金属传输1）是12个时间穿透Fe2+转运，并且通过与H+共享运输深深地参与铁运输到细胞中。众所周知，铁是生物体必不可少的重要因素，而活性氧（ROS）的产生是催化性的，并且护士疾病会加剧。在这项研究中，我们对DMT1在电生理学中进行了功能分析，并检查了DMT1在氧化应激诱导细胞疾病中的作用。 [方法]通过将大鼠DMT1 CRNA注射到非洲青蛙卵中，培养3至4天，并通过两种电子膜电势固定方法测量整个细胞膜电流，从而进行电生理学。初始培养的脑皮质神经细胞是从大鼠胎儿胎儿的脑皮质中制备的，在胎儿的18日，并在10-13天后用于实验。 [结果]电生理测量结果表明，在DMT1-表达卵母细胞中，浓度依赖性Fe2+诱导的电流，但这在PH7.4中尚未识别。此外，在其他双重金属阳离子（例如Fe2+，CD2+，Mn2+，Zn2+，CO2+，Ni2+）中观察到电流响应，但在Ca2+和Ba2+中未观察到。另一方面，即使在三阳离子（例如GD3+和LA3+）中也没有电流响应，并且这些反应也不影响MN2+诱导的电流。将H2O2和Paracats等ROS转移对初始培养的脑皮质神经细胞的处理导致浓度依赖性细胞死亡，这被铁杀伤物显着抑制。在低浓度下对这些药物进行24小时的处理，不会观察到不会导致细胞死亡，由于RNA和蛋白质新合成抑制剂的应用几乎完全消失了。此外，H2O2和paracats的59FE2+24小时水平的掺入量增加了59FE2+。 [考虑] DMT1除了Fe2+外，还显示了DMT1运输诸如CD2+和MN2+之类的双阳离子。在第一代培养大脑皮质细胞中，已经发现DMT1的量在氧化应激载荷过程中表达。在脑部缺血期间，高葡萄糖条件下的pH值减少，ROS的产生会导致DMT1的功能并增加表达量，并通过ROS产生促进效应增加了铁捕获的量。恶化神经细胞。