ヒト血中濃度のベンゾアピレンは、アリール炭化水素受容体シグナリングを介してヒト肺上皮細胞の浸潤・遊走を誘導する

Benzo[a]pyrene at human blood equivalent level induces human lung epithelial cell invasion and migration via aryl hydrocarbon receptor signaling.

• Han Gao
• Guozhu Ye
• Yi Lin
• Yulang Chi
• Sijun Dong

抄録

ベンゾ[a]ピレン（B[a]P）は、代表的な発がん性多環芳香族炭化水素であり、自動車の排気ガスやタバコの煙などの汚染環境中に世界中に存在している。最近の研究では、B[a]Pと肺がんとの間に強い関連性があることが示されています。しかし、ヒト血液中に含まれるB[a]Pが、細胞の悪性化に重要な分子イベントである上皮間葉転換（EMT）を促進するかどうかは不明である。また、B[a]Pがアリール炭化水素受容体（AhR）シグナル伝達経路を介して上皮-間葉系転移を促進するかどうかについても、科学的根拠がない。本研究では、5μg/LのB[a]PがBEAS-2B細胞の浸潤と遊走を促進することをトランスウェルアッセイで明らかにした。また、B[a]P曝露により、AhRとその標的遺伝子であるAhR核内トランスロケーター、ヒートショックプロテイン90、CYP1A1などのB[a]P代謝に関与するmRNAとタンパク質の発現レベルが有意に上昇した。さらに、NRF2、K-RAS、hypoxia-inducible factor 1-alphaなどのAhRシグナル伝達経路とEMTの両方に関連する下流調節因子のmRNA発現レベルが有意に増加した。さらに、上皮マーカーであるE-カドヘリンの発現レベルは有意に低下し、間葉系表現型マーカーであるN-カドヘリン、フィブロネクチン、ビメンチンのmRNA発現は有意に上昇した。また、B[a]P によって誘導された上記の変化は、AhR 阻害剤でもある天然フェノールであるレスベラトロール（RSV）によって有意に減衰したり、停止したりしており、B[a]P 誘導 EMT における AhR シグナル伝達経路の制御的役割を示していることが明らかになった。以上のことから、B[a]P は、ヒト血液中に相当するレベルの B[a]P が AhR シグナル伝達経路を介して BEAS-2B 細胞の浸潤と遊走を誘導することが示唆された。

Benzo[a]pyrene (B[a]P), a typical carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon, exists worldwide in vehicle exhaust, cigarette smoke and other polluted environments. Recent studies have demonstrated a strong association between B[a]P and lung cancer. However, whether B[a]P at human blood equivalent level can promote epithelial-mesenchymal transition (EMT), a crucial molecular event during cell malignant transformation, remains unclear. Besides, whether B[a]P facilitates this progress via aryl hydrocarbon receptor (AhR) signaling pathway also lacks scientific evidence. In our study, the transwell assay showed that 5 μg/L of B[a]P promoted BEAS-2B cell invasion and migration. In addition, the mRNA and protein expression levels of AhR and its target genes involved in B[a]P metabolism, such as AhR nuclear translocator, heat shock protein 90 and CYP1A1, were significantly increased by B[a]P exposure. Moreover, the mRNA expression levels of downstream regulatory factors related to both AhR signaling pathway and EMT, such as NRF2, K-RAS and hypoxia-inducible factor 1-alpha, were significantly increased. Furthermore, the expression level of the epithelial marker E-cadherin was significantly downregulated, while the mRNA expression of mesenchymal phenotype markers, N-cadherin, fibronectin and vimentin, were significantly upregulated. Notably, the above changes induced by B[a]P were significantly attenuated or even stopped by resveratrol (RSV), a natural phenol, also an AhR inhibitor, when the AhR signaling pathway was inhibited by RSV, demonstrating the regulatory role of AhR signaling pathway in B[a]P-induced EMT. In conclusion, B[a]P at the human blood equivalent level induces BEAS-2B cell invasion and migration through the AhR signaling pathway.

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