微小粒子状物質による炎症反応におけるエンドソーム・リソソームの役割の解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25670313
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 平工 雄介 三重大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30324510)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 粒子状物質 / エンドサイトーシス / リソソーム / 炎症 / 発がん / カーボンナノチューブ / HMGB1 / Toll-like receptor

Outline of Annual Research Achievements

微小粒子状物質は吸入曝露により呼吸器に蓄積し、慢性炎症を惹起して発がんや線維化などの健康障害をもたらす。しかし、これらの物質が炎症反応を誘導する分子機構には不明な点が多い。我々は、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)で処理したヒト肺胞上皮由来のA549細胞および気管支上皮由来のHBEpC細胞において、炎症条件下で産生される一酸化窒素(NO)を介したDNA損傷塩基8-ニトログアニンの生成を認めた。8-ニトログアニン生成は、エンドサイトーシス阻害剤、核蛋白HMGB1とその受容体RAGEに対する抗体、およびToll-like receptor (TLR) 9のsiRNAにより抑制された。MWCNTで処理した細胞の培養上清中にはHMGB1と二本鎖DNAの放出を認めた。免疫細胞染色および免疫沈降法により、MWCNTに曝露した細胞内では、TLR9がHMGB1およびRAGEと相互作用することが明らかになった。以上の結果に基づき、我々は、MWCNTが細胞を傷害してHMGB1とDNAを放出させ、その複合体が近傍の細胞表面のRAGEに認識され、リソソームに取り込まれてTLR9を活性化し、炎症反応と遺伝毒性を誘導するという新規発がん機構を報告した(Part Fibre Toxicol 2016)。また、MWCNTを気管内投与したラットの肺組織においても8-ニトログアニンの生成を認めた。さらに、動物で肺癌を起こすカーボンブラックやインジウム化合物を用いた実験でも、A549細胞やマウスマクロファージ由来のRAW264.7細胞で8-ニトログアニンの生成を認め、同様の分子機構の関与を示唆する知見を得ている。上記に示した分子は、粒子状物質による疾病のリスク評価および予防・治療の標的になりうると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Multi-walled carbon nanotube induces nitrative DNA damage in human lung epithelial cells via HMGB1-RAGE interaction and Toll-like receptor 9 activation. (2016)
  • Author(s): Hiraku Y, Guo F, Ma N, Yamada T, Wang S, Kawanishi S, Murata M
  • Journal Title: Part. Fibre Toxicol. Volume: 13 Pages: 16
  • DOI: 10.1186/s12989-016-0127-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Exposure assessment and heart rate variability monitoring in workers handling titanium dioxide particles-a pilot study (2016)
  • Author(s): Ichihara S, Li W, Omura S, Fujitani Y, Liu Y, Wang Q, Hiraku Y, Hisanaga N, Wakai K, Ding X, Kobayashi T, Ichihara G
  • Journal Title: J. Nanopart. Res. Volume: 18 Pages: 52
  • DOI: 10.1007/s11051-016-3340-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] DNA damage in CD133-positive cells in Barrett’s esophagus and esophageal adenocarcinoma. (2016)
  • Author(s): Thanan R, Ma N, Hiraku Y, Iijima K, Koike T, Shimosegawa T, Murata M, Kawanishi S.
  • Journal Title: Mediators Inflamm. Volume: 2016 Pages: 7937814
  • DOI: 10.1155/2016/7937814
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The potent tumor suppressor miR-497 inhibits cancer phenotypes in nasopharyngeal carcinoma by targeting ANLN and HSPA4L. (2015)
  • Author(s): Wang S, Mo Y, Midorikawa K, Zhang Z, Huang G, Ma N, Zhao W, Hiraku Y, Oikawa S, Murata M.
  • Journal Title: Oncotarget Volume: 6 Pages: 35893-35907
  • DOI: 10.18632/oncotarget.5651
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Circulating microRNAs as novel prognosis biomarkers for head and neck squamous cell carcinoma. (2015)
  • Author(s): Hou B, Ishinaga H, Midorikawa K, Shah SA, Nakamura S, Hiraku Y, Oikawa S, Murata M, Takeuchi K.
  • Journal Title: Cancer Biol. Ther. Volume: 16 Pages: 1042-1046
  • DOI: 10.1080/15384047.2015.1045692
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] インジウム曝露ラット肺におけるマイクロRNA発現の解析と標的遺伝子の探索 (2015)
  • Author(s): 平工雄介、黒澤長之、田中昭代、平田美由紀、村田真理子
  • Organizer: 日本産業衛生学会東海地方会
  • Place of Presentation: 名古屋大学医学部、名古屋市
  • Year and Date: 2015-11-14
• [Presentation] 多層カーボンナノチューブで処理した肺上皮細胞におけるニトロ化DNA損傷：Toll様受容体9の役割 (2015)
  • Author(s): 平工雄介、馬寧、王淑民、川西正祐、村田真理子
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [Presentation] 頭頸部扁平上皮癌におけるマイクロRNA let-7c とその標的遺伝子の役割 (2015)
  • Author(s): 侯波、石永一、翠川薫、王淑民、趙蔚林、及川伸二、平工雄介、馬寧、竹内万彦、村田真理子
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [Presentation] 上咽頭癌における癌抑制遺伝子候補のプロモーター領域DNA の高度メチル化 (2015)
  • Author(s): 趙蔚林、王淑民、翠川薫、張哲、莫頴禧、黄光武、馬寧、平工雄介、及川伸二、村田真理子
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋市
  • Year and Date: 2015-10-08 – 2015-10-10
• [Presentation] Inflammation-related DNA damage in relation to the expression of cancer stemness markers in human nasopharyngeal carcinoma (2015)
  • Author(s): Wang S, Ma N, Kawanishi S, Zhao W, Midorikawa K, Hiraku Y, Oikawa S, Zhang Z, Huang G, Murata M
  • Organizer: SFRR-E/SNFS Meeting Stuttgart 2015: Redox Biology Meets Nutrition
  • Place of Presentation: University of Hohenheim, Stuttgart, Germany
  • Year and Date: 2015-09-01 – 2015-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] インジウム曝露ラット肺におけるマイクロRNA発現の網羅的解析 (2015)
  • Author(s): 平工雄介、田中昭代、平田美由紀、村田真理子
  • Organizer: 第88回日本産業衛生学会
  • Place of Presentation: グランフロント大阪、大阪市
  • Year and Date: 2015-05-13 – 2015-05-16
• [Remarks] 三重大学医学系研究科環境分子医学分野
  • URL: http://www.medic.mie-u.ac.jp/eiseigaku/