2002 Fiscal Year Annual Research Report
真核単細胞生物E.gracilisをモデルとする活性酸素ストレスと生体応答解析
Project/Area Number |
01J10936
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
渡邊 益美 北海道大学, 大学院・水産科学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | cadmium / E.gracilis / reactive oxygen species / oxidative stress / model organism / morphological cell alteration / cytotoxicity / cellular response |
Research Abstract |
日本で年々廃棄量が増加している重金属・塩化カドミウム(Cd)をストレス源として、細胞毒性評価の遂行過程で従来の実験動物や培養細胞の代替として、より単純で扱いも容易な真核単細胞生物、E.gracilisの特異な性質に着目し、その利用の可能性について研究を進めている。 モデル生物E.gracilisにはクロロフィルを有し光合成を行うZ株とクロロフィル合成能を欠損したSMZ株の2種類を使用した。まず、環境汚染物質の一つに上げられるCdによるストレス負荷に対する細胞応答について調べ、現在までに次のような興味深い事実を明らかにした。 1)500M以上のCd曝露により、Z、SMZ株いずれにおいてもネクローシスと思われる急性毒性細胞死、10-100Mレベルでは細胞巨大化、ヒトデ状分裂異常細胞の有意な増加を認めた。 2)共焦点レーザー顕微鏡観察により、Cd曝露により惹起した細胞の巨大化は明らかに分裂異常によるもので、それらに多核を確認した。 3)プローブを用いた蛍光顕微鏡観察により、Cd惹起分裂異常および細胞死と活性酸素の関与が明らかとなった 4)コメットアッセイにより、Cd曝露細胞でDNAの断片化を確認した。 5)フローサイトメトリーにより、E.gracilisにおいてもCdを曝露した他の生物や細胞で認められるようなアポトーシス様のさまざまな細胞障害を認めた。 6)電子顕微鏡観察ならびにTUNEL法による蛍光顕微鏡観察により、Cd曝露細胞においてミトコンドリアの構造異常やミトコンドリアDNAの断片化が認められ、Cdの標的細胞内小器官は、ミトコンドリアであることが明らかになった。 7)遅延蛍光法によりCdは、光合成には影響しないことがわかった。 8)Cd曝露により、細胞応答として、グルタチオン合成量の増加が認められた。 9)細胞増殖阻害が現れ始める50MCd曝露細胞でHeat-shock protein(Hsp)70が検出された。 10)グルタチオン添加によってもHsp70が検出され、Redox regulationの関与が示唆された。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] Watanabe, M., Suzuki, T.: "Cadmium-induced abnormality in strains of Euglena gracilis : morphological alteration and its prevention by zinc and cyanocobalamin"Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 130(1). 29-39 (2001)
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[Publications] Suzuki T, Itakura J, Watanabe M, Ohta M, Sato Y, Yamaya Y.: "Inactivation of staphylococcal enterotoxin-A with an electrolyzed anodic solution"J Agric Food Chem.. 50(1). 230-234 (2002)
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[Publications] Suzuki T, Noro T, Kawamura Y, Fukunaga K, Watanabe M, Ohta M, Sugiue H, Sato Y, Kohno M, Hotta K.: "Decontamination of aflatoxin-forming fungus and elimination of aflatoxin mutagenicity with electrolyzed NaCl anode solution"J Agric Food Chem.. 50(3). 633-641 (2002)
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[Publications] Watanabe, M., Suzuki, T.: "Involvement of reactive oxygen stress in cadmium-induced cellular damage in Euglena gracilis"Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 131(4). 491-501 (2002)
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[Publications] Palmer, H.Ohta, M.Watanabe, M.Suzuki, T.: "Oxidative stress-induced cellular damage caused by UV and methyl viologen in Euglena gracilis and its suppression with rutin"Journal of Photochemistry and Photobiology B : Biology. 67. 116-129 (2002)
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[Publications] Watanabe, M., Henmi, K., Ogawa, K., Suzuki, T.: "Cadmium-dependent generation of Reactive Oxygen Species and mitochondrial DNA breaks in photosynthetic and non-photosynthetic strains of Euglena gracilis"Comp.Biochem.Physiol.C.Toxicol.Pharmacol.. 131(2). 227-234 (2003)