ケルセチンは、ロドプシンのフォトブリーチング産物によって媒介される光ストレスからARPE-19細胞を保護します

Quercetin protects ARPE-19 cells against photic stress mediated by the products of rhodopsin photobleaching.

• Magdalena M Olchawa
• Olga I Krzysztynska-Kuleta
• Krystian T Mokrzynski
• Piotr M Sarna
• Tadeusz J Sarna

抄録

網膜光受容体の主な生物学的機能は、光を吸収して視覚情報を提供することであるが、強い光への曝露は、光受容体の外側セグメント（POS）に蓄積する可能性のあるロドプシン光溶出生成物（RPBP）を媒介とする光毒性反応のリスクを増加させる可能性がある。ここでは、ケルセチンがインビトロ光ストレス条件下でRPBPの光毒性を修飾できるかどうかを調べた。ウシ網膜から分離したロドプシンを豊富に含む光受容体外片（POS）をあらかじめ装填したARPE-19細胞またはケルセチン濃縮培養物に緑色光を照射してロドプシンを光分解し、その後青色光を照射した。細胞の生存率は、MTTアッセイおよびヨウ化プロピジウム染色によって決定された。ミトコンドリア膜電位（MMP）の変化はJC-1染色により評価した。RPBP を媒介とした光増感酸化によって形成されたタンパク質ヒドロペルオキシドを、クマリンボロン酸蛍光プローブを用いて、細胞内およびウシ血清アルブミン（BSA）を用いたモデル系で分析した。RPE細胞の特異的ファゴサイトーシスに対する光ストレスの影響をフローサイトメトリーで決定した。ケルセチンを添加した場合と添加しない場合のPOSの光反応性をEPRオキシメトリとEPRスピントラッピングにより分析した。細胞毒性測定とMMP分析により、ケルセチンを添加することで、ロドプシンに富んだPOSが媒介する光ストレスからARPE-19細胞が保護されることが確認された。ケルセチンは、有意にPOSのファゴサイトーシスと細胞タンパク質やBSAを光酸化するRPBPの能力にRPBP媒介ストレスの抑制効果を減少させた。このデータは、ケルセチンがARPE-19細胞の貪食機能を回復するために必要なレチノイドの光毒性作用を効率的に減少させる可能性があるという仮説を支持するものである。

Although the primary biological function of retina photoreceptors is to absorb light and provide visual information, exposure to intense light could increase the risk of phototoxic reactions mediated by rhodopsin photobleaching products (RPBP) that might accumulate in photoreceptor outer segments (POS). Here we investigated whether quercetin can modify the phototoxic potential of RPBP under in vitro photic stress conditions. ARPE-19 cells or quercetin enriched cultures pre-loaded with rhodopsin-rich POS isolated from bovine retinas were irradiated with green light to photobleach rhodopsin, and subsequently with blue light. Survival of cells was determined by MTT assay and propidium iodide staining. Changes in mitochondrial membrane potential (MMP) were assessed by JC-1 staining. Protein hydroperoxides, formed by photosensitized oxidation, mediated by RPBP, were analyzed in cells and in a model system with bovine serum albumin (BSA), using the coumarin boronic acid fluorogenic probe. The effect of photic stress on specific phagocytosis of RPE cells was determined by flow cytometry. Photoreactivity of POS with and without quercetin was analyzed by EPR oximetry and EPR spin trapping. Cytotoxicity measurements and MMP analyses confirmed that supplementation with quercetin protected ARPE-19 cells against photic stress mediated by rhodopsin-rich POS. Quercetin significantly reduced the inhibitory effect of RPBP-mediated stress on POS phagocytosis and the RPBP ability to photooxidize cellular proteins or BSA. The data support the hypothesis that quercetin may efficiently diminish the phototoxic action of retinoids, necessary for restoring the phagocytic function of ARPE-19 cells.