Mechanism of oxidative stress cooperatively induced by nanoparticles and transition metal

纳米颗粒与过渡金属协同诱导氧化应激机制

基本信息

批准号：
22H01895
负责人：
平野篤
金额：
$ 10.98万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、カーボンナノチューブを使用して、補酵素への酸化ストレスにおける遷移金属の影響を詳細に調査した。補酵素としてニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを利用した。ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドには還元型のNADHと酸化型のNAD+が存在する。カーボンナノチューブの存在下では、NADHからカーボンナノチューブへ電子移動が起こり、NADHが酸化されることが明らかになった。遷移金属が共存する条件下では、遷移金属がカーボンナノチューブによるNADHの酸化反応を触媒することも明らかになった。過去の研究において、カーボンナノチューブが細胞内に取り込まれると細胞内のNADH/NAD+比が変化することが報告されている。本研究の結果は、このようなNADH/NAD+比の変化が、カーボンナノチューブによるNADHの酸化反応に起因することを示唆している。なお、カーボンナノチューブに対する結合量はNADHよりもNAD+のほうが多いことが実験から示された。この結合量の違いは、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの分子間の静電反発力に起因することが分子動力学計算の結果から示唆された。本研究成果は、カーボンナノチューブが細胞内の代謝系に影響を与えるメカニズムを提案するものであり、カーボンナノチューブが有する酸化ストレスの理解につながる有益な結果となった。今後、カーボンナノチューブ以外のナノ粒子にも本メカニズムを適用できるか調査することにより、ナノ粒子が有する酸化ストレスの全貌を理解できる可能性がある。

今年，我们详细研究了使用碳纳米管对氧化应激对辅酶的影响。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸用作辅酶。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸含有降低的NADH形式和NAD+的氧化形式。已经揭示了在存在碳纳米管的存在下，电子转移从NADH到碳纳米管，从而导致NADH氧化。还显示，在过渡金属并存的条件下，过渡金属催化了碳纳米管对NADH的氧化反应。先前的研究报告说，当细胞内碳纳米管时，细胞内NADH/NAD+比率会发生变化。这项研究的结果表明，NADH/NAD+比率的这种变化是由碳纳米管对NADH的氧化反应引起的。此外，实验表明，NAD+的结合量大于NADH。分子动力学计算的结果表明，结合量的这种差异是由于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的分子间静电排斥。这项研究发现表明碳纳米管影响细胞内代谢系统的机制，并且有益于了解碳纳米管所具有的氧化应激。将来，通过研究该机制是否可以应用于碳纳米管以外的其他纳米颗粒，可以理解纳米颗粒所具有的氧化应激的全部程度。