ヒトケラチノサイトにおけるカドミウム誘発アポトーシスに対するタキシフォリンの細胞保護効果

Moon SH, Lee CM, Nam MJ.
Hum Exp Toxicol. 2019 Aug;38(8):992-1003. doi: 10.1177/0960327119846941. Epub 2019 May 12.

[概要(翻訳版)]
カドミウム（Cd）は業界で広く使用されている重金属であり、皮膚はこの金属の重要なターゲットである。さまざまな針葉樹に含まれるバイオフラボノイドの天然源であるタキシフォリン（Tax）は、皮膚細胞に複数の生物学的効果を及ぼす。しかし、TaxがケラチノサイトをCdから保護するメカニズムは現在のところ不明である。ヒトHaCaTケラチノサイトにおけるCd誘発アポトーシスに対するTaxの細胞保護効果を調査した。水溶性テトラゾリウム塩（WST-1）アッセイおよびアネキシンV /ヨウ化プロピジウム二重染色アッセイの結果は、Cdによる細胞死が、Cd単独で処理された細胞よりも、Taxで処理された細胞（0-100μM）で低いことを示した。 。さらに、TaxによるCd誘発DNA断片化の減少は、ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ（TdT）を介したdUTPニックエンドラベリングアッセイによって示された。 Cd / Tax処理細胞では、Cd処理細胞よりも活性酸素種のレベルが低かった。タンパク質発現の治療関連の変化を特定するために、二次元電気泳動ベースのプロテオミクス分析を採用した。TaxはカテプシンBとDをダウンレギュレートし、hsp27、シクロフィリンA、およびペルオキシレドイン-1をアップレギュレートした。ウエスタンブロッティングは、カテプシンBとDのダウンレギュレーションとhsp27のアップレギュレーションを確認した。 Cd誘発アポトーシスに対するTaxの細胞保護効果は、カスパーゼ3、-7、ポリADPリボースポリメラーゼ、細胞増殖関連ERK1 / 2、およびAKTの活性の変化によっても特徴付けらた。さらに、p53レベルが増加したのに対し、SP1やp21などの細胞周期関連タンパク質のレベルは減少した。我々は、Taxがアポトーシス経路を阻害することにより、Cd細胞毒性およびCd誘発アポトーシスを減少させたと結論付けた。

[原文]
Cytoprotective effects of taxifolin against cadmium-induced apoptosis in human keratinocytes.
Cadmium (Cd) is a heavy metal widely used in industry, and the skin is an important target of this metal. Taxifolin (Tax), a natural source of bioflavonoids found in various conifers, exerts multiple biologic effects on skin cells. However, the mechanisms by which Tax protects keratinocytes against Cd are currently unclear. We investigated the cytoprotective effects of Tax against Cd-induced apoptosis in the human HaCaT keratinocyte. The water-soluble tetrazolium salt (WST-1) assay and Annexin V/propidium iodide double-staining assay results showed that Cd-induced cell death was lower in cells treated with Tax (0-100 μM) than in cells treated with Cd alone. Additionally, a reduction of Cd-induced DNA fragmentation by Tax was shown by terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT)-mediated dUTP nick-end labeling assay. The levels of reactive oxygen species were also lower in Cd/Tax-treated cells than in Cd-treated cells. We employed a two-dimensional electrophoresis-based proteomic analysis to identify treatment-related alterations in protein expression. Tax downregulated cathepsin B and D and upregulated hsp27, cyclophilin A, and peroxiredowin-1. Western blotting confirmed the downregulation of cathepsin B and D and the upregulation of hsp27. The cytoprotective effects of Tax against Cd-induced apoptosis were also characterized by the changes in the activity of caspase 3, -7, poly ADP-ribose polymerase, the cellular proliferation-related ERK1/2, and AKT. Furthermore, the levels of cell cycle-related proteins, such as SP1 and p21, decreased, whereas p53 level increased. We concluded that Tax reduced Cd cytotoxicity and Cd-induced apoptosis by inhibiting the apoptotic pathway.