ロキソセル毒由来のスフィンゴミエリン酵素Dをトリガーとしたヒトケラチノサイトに対する細胞毒性および遺伝毒性効果

Cytotoxic and genotoxic effects on human keratinocytes triggered by sphingomyelinase D from Loxosceles venom.

• Marcelo Santos da Silva
• Priscila Hess Lopes
• Maria Carolina Elias
• Denise V Tambourgi

抄録

Loxosceles属のクモ（褐色またはバイオリングモと呼ばれる）は、多くの人間の毒殺事例が報告されていることから、いくつかの国で医学的に重要な意味を持っている。Loxosceles属の毒の主成分はスフィンゴミエリンナーゼD（SMase D）という酵素であり，毒全体によって誘発される局所的・全身的な効果を担っている．ここでは、皮膚壊死の発生機構をよりよく理解するために、ヒト角化細胞に対するLoxosceles laeta毒とSMase Dによる細胞毒性および遺伝毒性効果を調べた。我々の知見は、SMase Dと同様に、全毒は細胞内のスーパーオキシドレベルを増加させ、DNA損傷を引き起こすことを示している。これらの効果は、SMase Dの細胞表面への結合に依存しているように思われるが、結合の結果として引き金となる完全な経路はまだ解明されていない。さらに、SMase D処理後、ヒストンγH2AXの存在が観察され、細胞がDNA修復を受けていることが示唆された。さらに、ATRキナーゼを阻害すると、ヒトケラチノサイトの細胞生存率が低下した。以上のことから、L. laeta 毒は SMase D と同様に細胞内のスーパーオキシド濃度を上昇させ、ヒトケラチノサイトの DNA 損傷を引き起こすことが強く示唆された。さらに、誘発されたDNA損傷は、ATRが介在するDNA損傷反応の活性化によって修復されることが明らかになった。この知見は、世界中で何千人もの人が罹患している皮膚粘液性皮膚炎におけるヒトケラチノサイトの挙動をよりよく理解することに貢献する可能性がある。

The spiders of the Loxosceles genus (called brown or violin spiders) are of medical relevance in several countries due to the many human envenomation cases reported. The main component of Loxosceles venom is the enzyme sphingomyelinase D (SMase D), which is responsible for the local and systemic effects induced by the whole venom. Here, we investigated the cytotoxic and genotoxic effects caused by Loxosceles laeta venom and SMase D on human keratinocytes to better understand the dermonecrosis development mechanism. Our findings indicate that whole venom, as well as SMase D, increases intracellular superoxide levels, leading to DNA damage. These effects appear to be dependent on the binding of SMase D to the cell surface, although the complete pathway triggered as a result of the binding still needs to be elucidated. Moreover, after SMase D treatment, we observed the presence of histone γH2AX, suggesting that the cells are undergoing DNA repair. Moreover, when ATR kinase was inhibited, the cell viability of human keratinocytes was decreased. Together, our findings strongly suggest that L. laeta venom, as well as SMase D, increases intracellular superoxide levels, leading to DNA damage in human keratinocytes. Additionally, the induced DNA damage is repaired through the activation of an apparent ATR-mediated DNA-damage response. This knowledge may contribute to a better understanding of the behaviour of human keratinocytes during cutaneous loxoscelism, a condition that affects thousands of people around the world.