水素はミトコンドリア小胞体ストレス応答を示すがん細胞の増殖を促進

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結論

水素分子は一部のがん細胞の増殖を促進し、その機序にミトコンドリアが関与。

研究の背景と目的

水素分子は様々な疾患モデルで病態改善効果を示すが、がんに対する影響はほとんど報告されていない。本研究では、がん細胞に対する水素の影響とその分子メカニズムを解明することを目的とした。

研究方法

7種類のヒトがん細胞株(A549、HCT116、HeLa、HepG2、HT1080、PC3、SH-SY5Y)を用い、5%または10%の水素ガス存在下で48時間培養。細胞増殖、遺伝子発現、ミトコンドリア機能などを評価

研究結果

• 4種類の細胞株(A549、HeLa、HT1080、PC3)で水素による増殖促進効果を確認。5%水素で1.16～1.27倍、10%水素で1.30～1.41倍の増殖促進(p<0.05-<0.0001)。(Results 2.1, Figure 1)
• 増殖促進効果は細胞内活性酸素種(ROS)レベルとは無関係。(Results 2.2, Figure 2)
• 増殖促進を示した細胞株では、ミトコンドリア電子伝達系関連遺伝子の発現が高く、ミトコンドリア量、ミトコンドリアスーパーオキシド、ミトコンドリア膜電位が高値。(Results 2.3-2.4, Figure 3-4)
• 水素処理により、増殖促進を示した細胞株でのみミトコンドリア小胞体ストレス応答(mtUPR)関連分子(HSP60、p-eIf2α、ATF5)の発現上昇を確認。(Results 2.5, Figure 5)
• ミトコンドリア電子伝達系阻害剤ロテノンによる増殖抑制を、水素が部分的に回復。(Results 2.6, Figure 6)
• 水素はミトコンドリア機能が高い一部のがん細胞において、mtUPRを介して増殖を促進する可能性が示唆された。
• 本研究の限界として、in vitroの研究であり、生体内での影響は不明。

Appendix（用語解説）

• A549: ヒト肺腺癌由来の細胞株。肺がん研究によく使用される。
• HCT116: ヒト大腸がん由来の細胞株。大腸がん研究に広く用いられる。
• HeLa: ヒト子宮頸がん由来の細胞株。最も古くから使用されている細胞株の一つ。
• HepG2: ヒト肝細胞がん由来の細胞株。肝臓がんや薬物代謝の研究に使用される。
• HT1080: ヒト線維肉腫由来の細胞株。がん転移の研究などに用いられる。
• PC3: ヒト前立腺がん由来の細胞株。前立腺がん研究に広く使用される。
• SH-SY5Y: ヒト神経芽細胞腫由来の細胞株。神経科学や神経変性疾患の研究に用いられる。
• ミトコンドリア小胞体ストレス応答（mtUPR）: ミトコンドリア内のタンパク質の品質管理メカニズム。ストレス応答として、ミトコンドリア機能の維持を図る。
• 電子伝達系（ETC）: ミトコンドリア内のATP生成の過程。複数のタンパク質複合体から成り、電子の流れとともにプロトンの輸送を行う。

論文情報

タイトル

Molecular Hydrogen Enhances Proliferation of Cancer Cells That Exhibit Potent Mitochondrial Unfolded Protein Response（水素はミトコンドリア小胞体ストレス応答を示すがん細胞の増殖を促進する）

引用元

Hasegawa, T., Ito, M., Hasegawa, S., Teranishi, M., Takeda, K., Negishi, S., Nishiwaki, H., Takeda, J. I., LeBaron, T. W., & Ohno, K. (2022). Molecular Hydrogen Enhances Proliferation of Cancer Cells That Exhibit Potent Mitochondrial Unfolded Protein Response. International journal of molecular sciences, 23(5), 2888. https://doi.org/10.3390/ijms23052888

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