2022 Fiscal Year Final Research Report

Reduction of heavy metal toxicity through the endoplasmic reticulum signaling cascade

Research Project

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Project/Area Number	19K10582
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 58020:Hygiene and public health-related: including laboratory approach
Research Institution	Tokyo Women's Medical University
Principal Investigator	Matsuoka Masato 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (50209516)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	小胞体ストレス / シグナル伝達 / サルブリナル / 重金属 / カドミウム / 鉛 / 線虫 / ゼブラフィッシュ
Outline of Final Research Achievements	Treatment with salubrinal (Sal), an inhibitor of endoplasmic reticulum (ER) stress, showed the distinct effects against heavy metal cadmium (Cd)-induced toxicity depending on the cell types. Exposure of lung alveolar epithelial adenocarcinoma cells with Cd induced ER stress response and autophagy, and treatment with Sal reduced the viability of adenocarcinoma cells. In malignant progression of lung alveolar epithelial adenocarcinoma cells subjected to prolonged Cd exposure, treatment with Sal decreased cell proliferation and high cell motility. Treatment with Sal suppressed Cd exposure-induced cell death in neuroblastoma cells in similar to renal proximal tubular cells. The inhibitory expression of cell death promoting CHOP and activation of autophagy might play a role in the protective effects of Sal in neuroblastoma cells. Model animals such as C. elegans and zebrafish were found to be useful for studying heavy metal exposure-induced ER stress and oxidative stress.
Free Research Field	環境・産業医学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	神経変性疾患や代謝性疾患と小胞体ストレス応答との関わりが注目されているが、重金属ばく露が小胞体ストレスを介して毒性や健康影響を生じるかについては十分に検討されていない。本研究では、小胞体ストレス軽減物質サルブリナルが重金属毒性や細胞障害を軽減する効果について、ヒト由来の呼吸器系や神経系培養細胞を用いて検討したことに毒性学的意義がある。小胞体が重金属ばく露に対するセンサーとして機能することにも繋がる。培養細胞実験を発展させ、個体レベルでの小胞体ストレスや酸化ストレスの検討が必要であり、重金属をばく露したゼブラフィッシュと線虫などのモデル生物の有用性を示したことは、今後の環境医学研究に役立つ。