マクロファージにおける塩化インジウムによるミトコンドリア機能障害および活性酸素発生を介した細胞毒性、アポトーシスおよび遺伝子毒性の評価

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Ecotoxicol. Environ. Saf..2020 Apr;193:110348. S0147-6513(20)30187-1. doi: 10.1016/j.ecoenv.2020.110348.Epub 2020-02-27.

マクロファージにおける塩化インジウムによるミトコンドリア機能障害および活性酸素発生を介した細胞毒性、アポトーシスおよび遺伝子毒性の評価

Evaluation of cytotoxicity, apoptosis, and genotoxicity induced by indium chloride in macrophages through mitochondrial dysfunction and reactive oxygen species generation.

Ping-Kun Tsai
Sheng-Wen Wu
Chen-Yu Chiang
Min-Wei Lee
Hung-Yi Chen
Wen-Ying Chen
Chun-Jung Chen
Shun-Fa Yang
Chao-Bin Yeh
Yu-Hsiang Kuan

PMID: 32114240 DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.110348.

抄録

電子化時代の急速な進展に伴い、インジウムは半導体・光電子産業の液晶ディスプレイの製造において重要な材料となっている。本研究では、RAW264.7 マクロファージに対する塩化インジウム(InCl)の毒性効果と関連メカニズムを評価した。InClによる細胞毒性は濃度と時間に依存して誘導された。InClはマクロファージの壊死よりもアポトーシスを介してマクロファージの死を誘導する能力を有していた。サイトカインブロック小核アッセイおよびアルカリ単細胞ゲル電気泳動アッセイによると、InClは濃度依存的にDNA損傷（遺伝毒性とも呼ばれる）を誘導した。システイン依存性アスパラギン酸誘導プロテアーゼ（カスパーゼ）-3、-8および-9は、濃度依存的にInClによって活性化された。ミトコンドリアの機能障害とミトコンドリアからのチトクロームcの放出は、濃度依存的にInClによって誘導された。また、BCL2のダウンレギュレーションとBADのアップレギュレーションはInClによって濃度依存的に誘導された。さらに、InCl処理は濃度依存的に活性酸素を発生させることを提案した。以上のことから、本研究では、ミトコンドリア依存性のアポトーシス経路と活性酸素の発生を介して、InClがマクロファージの細胞障害、アポトーシス、遺伝毒性を誘導することを明らかにした。

Due to rapid advances in the era of electronic technologies, indium has played the important material for the production of liquid crystal display screens in the semiconductor and optoelectronic industries. The present study focuses on evaluating the toxic effects and related mechanisms of indium chloride (InCl) on RAW264.7 macrophages. Cytotoxicity was induced by InCl in a concentration- and time-dependent manner. InCl had the ability to induce macrophage death through apoptosis rather than through necrosis. According to the cytokinesis-block micronucleus assay and alkaline single-cell gel electrophoresis assay, InCl induced DNA damage, also called genotoxicity, in a concentration-dependent manner. Cysteine-dependent aspartate-directed protease (caspase)-3, -8, and -9 were activated by InCl in a concentration-dependent manner. Mitochondria dysfunction and cytochrome c release from the mitochondria were induced by InCl in a concentration-dependent manner. Downregulation of BCL2 and upregulation of BAD were induced by InCl in a concentration-dependent manner. More, we proposed that InCl treatment generated reactive oxygen species (ROS) in a concentration-dependent manner. In conclusion, the current study revealed that InCl induced macrophage cytotoxicity, apoptosis, and genotoxicity via a mitochondria-dependent apoptotic pathway and ROS generation.