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本研究では、環境中の酸素濃度が細胞の増殖・分化能を調節している可能性について検討を行った。神経細胞のモデルとして一般的に用いられているPC12細胞は、通常の酸素濃度(20%)において血清存在下で増殖を示した。これに対して、高酸素濃度下(50%O_2)ではその増殖の抑制が認められた。この増殖阻害はブロモデオキシウリジンのDNAへの取込低下によっても確認された。またこの時PC12細胞は神経突起の伸長という形態変化を示し、酸素による分化誘導が示唆された。この可能性はPC12細胞の分化マーカーである、チロシンヒドロキシラーゼ及びニューロフィラメントMの発現量の増加からも支持された。高酸素による細胞形態の変化は、アスコルビン酸(VC)、トコフェロール(VE)、N-アセチル-システイン(NAC)、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)、及びカタラーゼによって阻害された。またVC、VEおよびNACは細胞増殖の低下を抑制した。これらの結果から、活性酸素種が形態変化作用及び細胞増殖阻害作用を発揮しているものと考えられた。そこでキサンチン/キサンチンオキシダーゼによるラジカル産生系及び過酸化水素の効果を検討したところ、高酸素と同様の変化を再現することができた。以上のことから、高酸素は活性酸素種の産生を介して、PC12細胞の分化を誘導できることが明らかとなった。また本研究の結果は、酸素濃度が神経細胞の増殖・分化能のスイッチのオンオフを制御しているという仮説を支持するものと言える。
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