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微量必須栄養素であるマンガンは、ピルビン酸カルボキシラーゼの構成成分であり、種々の酵素の補因子として作用することから、栄養必須性が確認されている。しかし、in vivoにおけるその遺伝子発現に対する作用は、全く明らかにされていない。マンガンが、いかに、どのような遺伝子の発現を制御するか、ラットの部分肝切除後の再生肝を用いて、微量必須栄養素マンガンの生理作用を、遺伝子レベルでから明らかにした。
肝臓の細胞は通常、静止期にあるが、部分肝切除によって肝細胞を失うと、残存している細胞が増殖を開始し、もとの臓器量にまで回復する。ラットに肝部分(70%)切除を行い、肝部分切除直後にマンガンを腹腔内投与した。その結果、マンガン投与後4時間の再生肝においてアポトーシスに特徴的なDNAの断片化が、ゲル電気泳動と再生肝の組織切片(パラフィン切片)の、terminal deoxynucleotidyl transferase(TdT)-mediated nick-end-labeling technique(TUNEL)法によって認められた。転写調節因子であるc-Junタンパクレベルの上昇が、マンガン投与後1時間から見られ、さらにリン酸化c-Junタンパクも、マンガン投与によって顕著な増加を示した。この増加は、マンガン投与後で見られるJNK(Jun amino-terminal kinase)の持続的な活性上昇によるものと考えられる。さらに、マンガン投与後30minにp53タンパクレベルの上昇とマンガン投与後1時間にp21waf1/cip1タンパクレベルの上昇が認められた。これらの結果は、マンガンが、JNKの活性化とc-Jun、p53、p21タンパクの上昇を伴って肝部分切除後の肝細胞にアポトーシスを誘導したことを示唆するものであった。
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