酸素含有ラジカルによる微生物の遺伝子多型性獲得と持続感染機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570127
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 佐藤 英介 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 講師 (60211942)
• Keywords: 微生物 / 活性酸素 / 酵素環境 / 一酸化窒素 / 遺伝子変異 / 持続感染

Research Abstract

これまでの解析により、NOがミトコンドリアや細菌の電子伝達系を強く抑制して増殖を阻害するのに対し、スーパーオキシドを産生するH. pyloriに対しては作用が弱いことが判明した。さらに、予備実験によりヘムタンパク質を持たないstreptococcus類に対してもNOの作用が弱いことが判明しつつある。これらの実験結果を元に本年度は以下の研究を行った。
1)H. pyloriおよびstreptococcus類のスーパーオキシド産生機構と代謝特性を明らかにした。化学発光法および電子スピン共鳴(ESR)法により解析しH. pyroriはbacillary型ではスーパーオキシド、coccoid型ではOHラジカルを産生することが明らかとなった。また、Streptococcus mutansは、これまで過酸化水素を産生すると考えられてきたが、低酸素環境下ではNADH oxidaseの1型によりスーパーオキシドを産生することが判明した。
2)本菌自体の抗酸化防御機構、スーパーオキシド代謝産物とNOの反応産物であるパーオキシナイトライトの菌体蛋白質に対する作用、およびパーオキシナイトライトから生じるヒドロキシラジカル(・OH)の酸化的遺伝子損傷の可能性を解析した結果、蛋白中のニトロチロシンが酸素濃度の変化により検出されることが判明した。特にStreptococcus mutansは高酸素および嫌気環境下ではニトロチロシンは検出されないが、低酸素化でニトロチロシンが検出されることが明らかとなった。
3)さらに遺伝子変異を8-OH-GをマーカーにHPLC法で解析した結果、H. pyloriでは低酸素環境下では遺伝子の酸化傷害は起こりにくいが嫌気あるいは高酸素では著明な酸化傷害が生じ、遺伝子変異を惹起する可能性が考えられた。
4)菌体の抗菌剤に対する耐性株の出現は、薬剤耐性遺伝子の変異と耐性株の選択という微生物進化によるが、それが酸素環境の変化や酸化ストレスにより引き起こされているか否かをマクロイド系抗生剤に対する耐性株の出現率で解析した結果、H. pyloriは、低酸素環境下では突然変異をおこさないが、嫌気あるいは高酸素で著明な突然変異を起こすことが判明した。

Research Products

• [Publications] M.Tuchiya, A.Asada, E.Kasahara, E.Sato, M.Shindo, M.Inoue: "Antioxidant protection of propofol and its recycling in erythrocyte membranes"Am. J. Resp. Crit. Care Med.. 165. 54-60 (2002)
• [Publications] Y.Kira, E.F.Sato, M.Inoue: "Association of Cu, Zn-type super oxide dismutase with mitochondria and peroxisomes"Arch. Biochem. Biophys.. 399. 96-102 (2002)
• [Publications] M.Tuchiya, A.Asada, E.Kasahara, E.F.Sato, M.Shindo, M.Inoue: "Smoking a single cigarette rapidly reduces combined concentrations of nitrate and nitrite and concentrations of antioxidants in plasma"Circulation. 105. 1155-1157 (2002)
• [Publications] E.Kasahara, E.F.Sato, M.Miyoshi, R.Konaka, K.Hiramoto, J.Sasaki, M.Tokuda, Y.Nakano, M.Inoue: "Role of oxidative stress in germ cell apoptosis induced by di(2-ethylhexyl) phthalate"Biochem. J.. 365. 849-856 (2002)
• [Publications] B.J.Chang, M.Nishikawa, E.Sato, K.Utsumi, M.Inoue: "L-Carnitine inhibits cisplatin-induced injury of the kidney and small intestine"Arch. Biochem. Biophys.. 405. 55-64 (2002)
• [Publications] M.Miyoshi, E.Kasahara, A.Park, K.Hiramoto, Y.Minamiyama, S.Takemura, E.F.Sato, M.Inoue: "Dietary nitrate inhibits stress-induced gastric mucosal injury in the rat"Free Rad. Res.. 37. 85-90 (2003)
• [Publications] K.Hiramoto, N.Yanagihara, E.F.Sato, M.Inoue: "Ultraviolet B irradiation of the eye activates a nitric oxide-dependent. Hypothalamopituitary. Proopiomelanocortin pathway and modulates functions of α-melanocyte-stimulating hormone responsive cells"J. Invest. dermatol. 120. 85-90 (2003)
• [Publications] Sato, E.F., Higashino, M., Ikeda, K., Wake, R., Matsuo, M., Utsumi, K: "Oxidative stress-induced cell death in oral neutrophils"Am. J. Phyiol.-Cell Physiol.. 28. C1048-C1053 (2003)
• [Publications] Chang BJ, Nishikawa M, Sato EF, Inoue M: "Mice lacking inducible nitric oxide synthase show strong resistance to anti-Fas antibody-induced fulminant hepatitis"Arch. Biochem. Biophys.. 411. 63-72 (2003)
• [Publications] AM Park, K Nagata, EF Sato, T Tamura, M Inoue: "Different sensitivity to nitric oxide in Helicobactor pylori and Eschelichia coli is due to the subtype of cytochrome c oxidase"Arch. Biochem. Biophys.. 411. 129-135 (2003)
• [Publications] I.Imada, E.F.Sato, Y.Ichimori, Y.Aramaki, M.Inoue: "L-012 : An ultra sensitive reagent for detecting cellular generation of reactive oxygen species"CRC Press LLC. 597 (2002)