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ヒト皮膚細胞における Nrf2 シグナル伝達経路に対する UVA 放射線の効果
Effect of UVA radiation on the Nrf2 signalling pathway in human skin cells.
PMID: 32679512 DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2020.111948.
抄録
低エネルギーUVA光子（315-400nm）の有害な影響は、酸化ストレスをもたらす活性酸素種の大量産生と関連している。酸化的損傷に応答して、NF-E2関連因子2（Nrf2）が核に転座し、解毒および抗酸化酵素の発現を促進する。Nrf2に対するUVAの効果は、真皮線維芽細胞において非常によく特徴づけられています。しかし、ケラチノサイトについては、そのような情報は乏しい。本研究では、ヒト初代真皮線維芽細胞（NHDF）、表皮ケラチノサイト（NHEK）およびヒトケラチノサイト細胞株HaCaTにおけるNrf2経路および酸化ストレス関連タンパク質に対するUVA放射線の影響を評価し、比較することを目的とした。NHDFは2.5-7.5J/cm、NHEKとHaCaTは10-20J/cmの線量にソーラーシミュレータを用いて曝露した。Nrf2 転座に対する効果を、1, 3, 6 時間後、および 3, 6, 24 時間後の Nrf2 制御蛋白質（ヘムオキシゲナーゼ 1 (HO-1)、NAD(P)H:キノンオキシドレダクターゼ 1 (NQO1)、グルタチオン還元酵素 (GSR)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ (GST)、インターロイキン-6 (IL-6)、およびマトリックスメタロプロテアーゼ (MMP-1, MMP-2)）の影響を評価した。その結果、Nrf2 転座が最も速かったのは UVA 照射した HaCaT（1h）であり、その後の時間間隔（3h）まで持続していたが、一次ケラチノサイトでは放射線の影響はほとんどなかった。NHDF では、UVA 刺激による Nrf2 転座が UVA 処理の 3 時間後に顕著に認められた。NHDFでは、ほとんどの蛋白質（NQO1, HO-1, GSR, GSTM1, MMP-1）がUVA照射後24h後に最も高いレベルを示したが、MMP-2とIL-6はより短い培養間隔（3h）で最も高いレベルを示した。NHEKでは、NQO1、HO-1、GSTはUVA曝露後6h後に上昇し、GSRとMMP-2は対照レベル以下かそれ以上であり、MMP-1とIL-6はより短い時間間隔で上昇していた。NHEKとHaCaTを比較すると、これらの細胞はNrf2を制御するタンパク質のほとんどで対照的な応答を示した。このように、一次ケラチノサイトは、Nrf2駆動経路やNrf2制御タンパク質のような細胞シグナル伝達を研究する場合、HaCaTに置き換えることはできません。
The harmful effects of low energy UVA photons (315-400 nm) are associated with the massive production of reactive oxygen species resulting in oxidative stress. In response to oxidative damage, NF-E2-related factor 2 (Nrf2) is translocated to the nucleus and drives the expression of detoxication and antioxidant enzymes. UVA's effect on Nrf2 has been quite well characterised in dermal fibroblasts. However, there is a dearth of such information for keratinocytes. This study aimed to evaluate and compare the effect of UVA radiation on the Nrf2 pathway and oxidative stress related proteins in primary human dermal fibroblasts (NHDF), epidermal keratinocytes (NHEK) and human keratinocyte cell line HaCaT. NHDF were exposed to doses of 2.5-7.5 J/cm, NHEK and HaCaT to 10-20 J/cm using a solar simulator. Effects on Nrf2 translocation were evaluated after 1, 3 and 6 h and Nrf2-controlled proteins (heme oxygenase 1 (HO-1), NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1), glutathione reductase (GSR), glutathione-S-transferase (GST), interleukine-6 (IL-6), and matrix metalloproteinases (MMP-1, MMP-2)) after 3, 6 and 24 h. The results showed the fastest Nrf2 translocation was in UVA-irradiated HaCaT (1 h), persisting until the subsequent time interval (3 h), while in primary keratinocytes the effect of radiation was minimal. In NHDF, UVA-stimulated Nrf2 translocation was conspicuous 3 h after UVA treatment. In NHDF, most of the studied proteins (NQO1, HO-1, GSR, GSTM1 and MMP-1) showed the highest level 24 h after UVA exposure, except for MMP-2 and IL-6 which had their highest level at a shorter time incubation interval (3 h). In NHEK, NQO1, HO-1 and GST were increased 6 h after UVA exposure, GSR and MMP-2 level was slightly below or above the control level, and MMP-1 and IL-6 increased at shorter time intervals. When comparing NHEK and HaCaT, these cells displayed contrary responses in most of the Nrf2-controlled proteins. Thus, primary keratinocytes cannot be replaced with HaCaT when studying cell signalling such as the Nrf2 driven pathway and Nrf2-controlled proteins.
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