HaCaT 細胞における亜セレン酸ナトリウムの細胞毒性は、細胞死を誘導し、PUMA、ATR、および mTOR 遺伝子の mRNA 発現を変化させる。

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J Trace Elem Med Biol.2020 Jul;62:126605. S0946-672X(20)30170-X. doi: 10.1016/j.jtemb.2020.126605.Epub 2020-07-02.

HaCaT 細胞における亜セレン酸ナトリウムの細胞毒性は、細胞死を誘導し、PUMA、ATR、および mTOR 遺伝子の mRNA 発現を変化させる。

Cytotoxicity of sodium selenite in HaCaT cells induces cell death and alters the mRNA expression of PUMA, ATR, and mTOR genes.

Natanael Endrew Souto Maior Torres Bonfim
Adrivanio Baranoski
Mário Sérgio Mantovani

PMID: 32634766 DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126605.

抄録

背景:

非腫瘍細胞（HaCaT細胞）での曝露中の亜セレン酸ナトリウム（NaSeO）細胞毒性の根底にある分子機構を明らかにすることで、その抗増殖効果と、細胞周期、細胞死、酸化ストレス、DNA損傷と修復に関連する主要な経路における遺伝子発現の変調についての現在の理解を向上させることができる。

BACKGROUND: By identifying the molecular mechanisms underlying sodium selenite (NaSeO) cytotoxicity during exposure in non-tumor cells (HaCaT cells), we will improve the current understanding of its antiproliferative effects and modulation of gene expression in the main pathways related to the cell cycle, cell death, oxidative stress, and DNA damage and repair.

方法:

非腫瘍性HaCaT細胞をNaSeOで処理して細胞毒性を誘導し、その効果をMTTアッセイ（細胞生存率）、リアルタイム細胞解析（細胞指数のプロファイリング）、フローサイトメトリー（膜の完全性、細胞周期の破壊、アポトーシス）、コメットアッセイ（遺伝子毒性、すなわちDNA損傷）、RT-qPCR（遺伝子のmRNA発現）を用いて調べました。

METHODS: Non-tumor HaCaT cells were treated with NaSeO to induce cytotoxicity, and the effects were investigated using an MTT assay (cell viability), real-time cell analysis (profiling the cell index), flow cytometry (membrane integrity, cell cycle disruption, and apoptosis), a comet assay (genotoxicity, i.e., DNA damage), and RT-qPCR (mRNA expression of genes).

結果:

NaSeOは10μMで細胞毒性を示し、細胞の形態変化（細胞質顆粒）を生じたが、遺伝毒性は認められなかった。NaSeO は HaCaT 細胞において細胞膜損傷、細胞死、細胞周期停止を誘導した。また、PUMA、ATR、mTOR 遺伝子の mRNA 発現レベルを変化させた。しかし、カスパーゼや PARP1, BIRC5, BECN1, c-MYC 遺伝子の mRNA 発現には影響を与えず、NaSeO は HaCaT 細胞において PUMA 依存的なアポトーシスを引き起こすことが示唆された。酸化ストレス、DNA 損傷・修復、細胞周期制御に関連する遺伝子の mRNA 発現は NaSeO によって変化しなかった。

RESULTS: Treatment with NaSeO was cytotoxic at 10 μM, producing morphological changes in cells (cytoplasmic granulations); however, it did not have a genotoxic effect. NaSeO induced cell membrane damage, cell death, and cell cycle arrest in HaCaT cells. It also altered the mRNA expression levels of PUMA, ATR, and mTOR genes. However, it had no effect on the mRNA expression of caspases or PARP1, BIRC5, BECN1, and c-MYC genes, suggesting that NaSeO causes PUMA-dependent apoptosis in HaCaT cells. The mRNA expression of specific genes related to oxidative stress, DNA damage and repair, and cell cycle control were unchanged by NaSeO.

結論:

我々は、HaCaT 細胞の mRNA 発現パターン、細胞形態の変化、増殖速度を解析することにより、NaSeO の細胞毒性効果を実証した。

CONCLUSIONS: We demonstrated the cytotoxic effect of NaSeO in HaCaT cells by analyzing mRNA expression patterns, changes in cell morphology, and proliferation kinetics.