ベンゾ[a]ピレン（BAP）曝露は、持続性の活性酸素種（ROS）を生成して、メダカ（オリジアスのメラスティグマ）のNF-κB経路を阻害します

一般的な環境汚染物質であるベンゾ[a]ピレン（BAP）は、免疫関連シグナル経路NF-κBを調節することができます。これは、さまざまな免疫応答に関与する重要なシグナル経路の1つです。BAP曝露は通常、活性酸素種（ROS）を生成しますが、ROSが主にNF-κB経路の変調メカニズムに関与しているかどうかは明確に理解されていません。この研究では、オリジアスメラスティグマの生体内検査により、BAP暴露がNF-κB経路のダウンレギュレーションとROSのレベルの増加につながることが示されました。逆に、Medaka肝細胞株DIT-29と広く適用されたH2O2法を使用したin vitroの結果は、NF-κB経路のアップレギュレーションを示しました。しかし、in vitroでのBAP暴露時のNF-κBのダウンレギュレーションは、ROS阻害剤の添加により阻害され、ROSがNF-κBの調節に関与していることを示しています。NF-κB活性化に対するROSの影響のin vivoとin vitroの結果の矛盾は、ROSの濃度と持続性に関連している可能性があります。修正されたルミノール検出システムを使用して、BAPは持続的な生理学的濃度のROSを24時間生成することがわかりましたが、H2O2ボーラスは30分未満でROSを生成しました。さらに、定常状態のサブミクロイモルH2O2システム（H2O2SS）がROSの陽性コントロールとして並行して開発され、H2O2を24時間維持できました。PGL4.32を使用したMedaka細胞株のH2O2、H2O2SSおよびBAP曝露を使用した比較評価は、H2O2SSによるBAP暴露または治療時に生成されたROSの持続的な生理学的濃度がNF-κB経路を阻害したことを示しましたが、直接H2O2曝露は反対の効果がありました。さらに、Western-BlotアッセイとEMSA検出により、DIT-29のNF-κB経路の変調がさらに確認されました。まとめると、この研究は、BAP暴露がROSの持続的な生理学的濃度を生成することによりNF-κB経路を阻害することを示しています。

Benzo[a]pyrene (BaP), a common environmental pollutant, can modulate the immune-associated signal pathway NF-κB, which is one of the critical signal pathways involved in various immune responses. BaP exposure usually generates reactive oxygen species (ROS), but whether ROS are predominantly involved in the modulation mechanism of the NF-κB pathway has not been clearly understood. In this study, an in vivo examination of Oryzias melastigma demonstrated that BaP exposure led to a down-regulation of the NF-κB pathway and increased levels of ROS. Conversely, in vitro results using the medaka liver cell line DIT-29 and a widely applied H2O2 method showed the opposite: up-regulation of the NF-κB pathway. However, the down-regulation of NF-κB upon BaP exposure in vitro was inhibited by the addition of a ROS inhibitor, indicating ROS are involved in the modulation of NF-κB. The discrepancy between in vivo and in vitro results of ROS impacts on NF-κB activation might be related to the concentration and persistence of ROS. Using a modified luminol detection system, BaP was found to generate sustained physiological concentrations of ROS for 24 h, while an H2O2 bolus generated ROS for less than 30 min. Furthermore, a steady-state sub-micromolar H2O2 system (H2O2ss) was developed in parallel as a positive control of ROS, by which H2O2 could be maintained for 24 h. Comparative evaluation using H2O2, H2O2ss and BaP exposures on the medaka cell line with pGL4.32 demonstrated that the persistent physiological concentrations of ROS generated upon BaP exposure or treatment with H2O2ss inhibited the NF-κB pathway, but direct H2O2 exposure had the opposite effect. Moreover, a western-blot assay and EMSA detection further confirmed the modulation of the NF-κB pathway in DIT-29. Taken together, this study shows that BaP exposure inhibits the NF-κB pathway by generating sustained physiological concentrations of ROS.