ヒ素による酸化的DNA傷害と発がん機序の解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15310041
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 鰐渕 英機 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (90220970)
• 研究分担者: 魏 民 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助手 (70336783)
• キーワード: ヒ素 / 酸化的DNA傷害 / 発がん性 / DMA / MMA / TMAO / ラット / cDNAマイクロアレー

研究概要

研究1 無機ヒ素代謝産物であるモノメチルアルソン酸(MMA)、ジメチルアルシン酸(DMA)、トリメチルアルシンオキサイド(TMAO)の肝発がん促進作用の分子生物学的解析【はじめに】我々は無機砒素のほ乳類での主な代謝産物である有機砒素化合物のMonomethylarsonic acid(MMA),dimethylars inic acid(DMA)and trimethylarsine oxide(TMAO)の肝発がん促進作用を明らかにしている。今回は、これらの肝発がん促進作用を分子生物学的に解析を試みた。【方法】動物は雄性F344ラットを用い、200ppmのMMA、DMA、TMAOを飲水投与し、5、10,15,20日後に肝を摘出し、遺伝子の発現をcDNAマイクロアレー法を用いて解析すると共に、発現している遺伝子をRT-PCR法で確認した。【結果】肝におけるチトクロームp450の総量はMMA、DMA、TMAO投与のいずれの場合も有意に増加し、ハイドロキシラジカルは10-15日のヒ素処置から発生した。cDNAマイクロアレー法を用いた遺伝子発現解析では、生体異物の代謝に関わるPhase IおよびPhase II酵素の誘導されていた。また、酸化的DNA傷害のマーカーである8-OHdGの形成はDMAおよびTMAO処置20日に著明に増加していた。また、細胞増殖に関わる遺伝子およびアポトーシスに関わる遺伝子も20日には誘導されていた。【結論】ヒ素投与によりPhase IおよびII酵素が誘導され、酸化的DNA傷害が惹起し、細胞増殖関連遺伝子の発現亢進により、肝発がん促進に至ったと考えられた。研究2 MMA、TMAOの発がん性の検討【目的】2年間発がん性試験をF344ラットを用いて、MMAおよびTMAOの発がん性を明らかにするとともに、その発生機序の解明を試みた。【方法】動物は雄性F344ラットを用い、200ppmのMMA、TMAOを飲水投与し、2年間飼育したのち全身臓器の腫瘍発生を検討した。【結果】TMAOには肝発腫瘍性が認められたが、MMAには、発腫瘍性は認められず、肝前がん病変のGST-P陽性細胞巣の増加と膀胱の過形成病変の発生のみ認められた。TMAO処置ラット肝では、酸化的DNA傷害のマーカーである8-OHdGの形成が有意に増加し、細胞増殖能の亢進が認められ、これらが発がん機序に関与していることが明らかとなった。【結論】TMAOには肝発がん性が認められることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Salim, E.I, Wanibuchi, H., et al.: "Carcinogenicity of dimethylarsinic acid in p53 heterozygous knockout and wild-type C57BL/6J mice"Carcinogenesis. 24. 335-342 (2003)
• [文献書誌] Yoshida, K., Wanibuchi, H., et al.: "Urinary sulfur-containing metabolite produced by intestinal bacteria following oral administration of dimethylarsinic acid to rats"Chem.Res.Toxicol.. 16. 1124-1129 (2003)
• [文献書誌] Shen, J., Wanibuchi, H., et al.: "Liver tumorigenicity of trimethylarsine oxide in male Fischer 344 rats-association with oxidative DNA damage and enhanced cell proliferation"J.Toxicol.Sci.. 28. 1827-1835 (2003)
• [文献書誌] Shen, J., Wanibuchi, H., et al.: "Induction of glutathione S-transferase placental form positive foci in liver and epithelial hyperplasia in urinary bladder but no tumor development in male Fischer 344 rats treated with monomethylarsonic acid for 104 weeks"Toxicology and Applied Pharmacology. 193. 335-345 (2003)
• [文献書誌] Wei, M., Wanibuchi, H., et al.: "Arsenic Exposure and Health Effects V"ELSEVIER Science Ltd, UK. 12 (2003)