大環状キレート剤のメチル水銀毒性に対する有効性のin vitro評価

In Vitro Assessment of the Efficacy of a Macrocyclic Chelator in Reversing Methylmercury Toxicity.

• Paula Nobre
• Maria de Fátima Cabral
• Judite Costa
• Margarida Castro-Caldas
• Cristina Carvalho
• Vasco Branco

抄録

メチル水銀（MeHg）は、魚の消費を通じてヒトの集団がさらされている非常に神経毒性の高い化合物です。細胞内に入ると、MeHgは積極的にチオールやセレンと結合し、チオレドキシン（Trx）やセレン酵素チオレドキシン還元酵素（TrxR）などの酸化還元酵素の活性を阻害し、チオレドキシン系を統合します。実際、MeHgによるこの系の阻害は、細胞死の展開において重要なステップであることが示されている。MeHgの毒性を緩和するための現在の臨床的アプローチは、メソ-2,3-ジメルカプトコハク酸（DMSA）のようなキレート剤の使用に依存しており、これは、英国の抗ロイサイトまたは第一の選択として2,3-ジメルカプト-1-プロパノール（BAL）に大きく取って代わられました。しかし、治療効果は限定的であり、それゆえに新しい治療法の選択肢が必要である。本研究では、大環状キレート剤である1-thia-4,7,10,13-tetraazacyclopentadecane（[15]aneNS）のMeHg毒性予防効果を、精製酵素溶液とヒト神経芽腫細胞（SH-SY5Y）を用いた細胞実験の両方を用いて、チオレドキシン系を標的とした効果を検討した。結果は、5,5'-ジチオビス（2-ニトロ安息香酸）（DTNB）還元アッセイおよびインスリン還元能の両方を見て、[15]aneNSは、精製されたTrxRおよびTrxに対するMeHgの阻害を逆転させるのに、DMSAおよびBALと同様の効力を有していたことを示した。細胞を用いた実験では、いずれのキレート剤もMeHgによるTrxRの阻害を逆転させることはできず、これはTrxR活性部位のセレノールに対するMeHgの高い親和性を裏付けるものであった。15]aneNSとBALは、DMSAとは異なりTrxの阻害を防ぐことができ、下流の機能を維持することができるが、BALの方が細胞への毒性が高いことが示された。以上の結果から，[15]aneNSのMeHg中毒治療への応用の可能性が示唆され，in vivoでのさらなる研究が期待される。

Methylmercury (MeHg) is a highly neurotoxic compound to which human populations are exposed via fish consumption. Once in cells, MeHg actively binds thiols and selenols, interfering with the activity of redox enzymes such as thioredoxin (Trx) and the selenoenzyme thioredoxin reductase (TrxR) which integrate the thioredoxin system. In fact, it has been shown that inhibition of this system by MeHg is a critical step in the unfolding of cell death. Current clinical approaches to mitigate the toxicity of MeHg rely on the use of chelators, such as meso-2,3-dimercaptosuccinic acid (DMSA) which largely replaced British anti-Lewisite or 2,3-dimercapto-1-propanol (BAL) as the prime choice. However, therapeutic efficacy is limited and therefore new therapeutic options are necessary. In this work, we evaluated the efficacy of a macrocyclic chelator, 1-thia-4,7,10,13-tetraazacyclopentadecane ([15]aneNS), in preventing MeHg toxicity, namely by looking at the effects over relevant molecular targets, i.e., the thioredoxin system, using both purified enzyme solutions and cell experiments with human neuroblastoma cells (SH-SY5Y). Results showed that [15]aneNS had a similar efficacy to DMSA and BAL in reversing the inhibition of MeHg over purified TrxR and Trx by looking at both the 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) (DTNB) reduction assay and insulin reduction capability. In experiments with cells, none of the chelating agents could reverse the inhibition of TrxR by MeHg, which corroborates the high affinity of MeHg to the selenol in TrxR active site. [15]aneNS and BAL, unlike DMSA, could prevent inhibition of Trx, which allows the maintenance of downstream functions, although BAL showed higher toxicity to cells. Overall these findings highlight the potential of using [15]aneNS in the treatment of MeHg poisoning and encourage further studies, namely in vivo.