Clarification underlying the molecules and mechanisms responsible for heavy metal interactions in vascular endothelial cells

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K16361
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: FUJIE Tomoya 東邦大学, 薬学部, 講師 (20780886)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 重金属 / カドミウム / 血管内皮細胞 / 細胞毒性 / 金属輸送体

Outline of Final Research Achievements

Cadmium is a heavy metal that contaminates the environment and foods, and is a risk factor for the onset and progression of vascular lesions, which involves dysfunction of vascular endothelial cells that cover the luminal surface of blood vessels. In the present study, we investigated the interactions with heavy metals that modified the cadmium-induced cytotoxicity in vascular endothelial cells. The following results obtained: (1) zinc protected against cadmium toxicity in vascular endothelial cells by the induction of metallothionein and the suppression of ZIP8 induction; (2) manganese protected against cadmium toxicity by the decrease of cadmium accumulation; (3) lead potentiated cadmium toxicity by the induction of ZIP8 and the suppression of GRP78/GRP94 induction, (3) arsenite potentiated cadmium toxicity.

Free Research Field

血管毒性学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カドミウムは，様々な疫学的研究により血管病変進展の危険因子であることが明らかになっており，培養細胞レベルだけでなく個体レベルにおいてもそれを裏付ける分子基盤の解明は進んでいる。一方，我々は，日常的に様々な食品を摂取しており，それらの食品中には，多くの重金属が含まれている。食品中成分による重金属との相互作用に関する様々な報告は存在しているが，重金属同士の相互作用に関する報告は少ない。カドミウムとこれら重金属の相互作用の有無を明らかにすることは，他の食品成分との相互作用と同等以上に重要であり，血管病変進展におけるカドミウムのリスクをより現実的に理解することに貢献する。