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Environmental research2020Jan01Vol.180issue()

セロトニンと5-HT3受容体は、ヒト皮膚細胞を感作して照射細胞死を誘導しますが、放射線誘発傍観者の可溶性には照射できません

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

電離放射線(IR)は環境発がん物質であり、誘発する生物学的損傷は、高用量と低用量で機械的に異なるものです。放射線誘発バイスタンダー効果などの非照射細胞で発生する非標的効果は、低用量のIRで支配的です。ただし、環境放射線保護における非標的効果の役割は、支配的なメカニズムが複雑で多因子的であるため、しばしば見落とされています。シグナル伝達分子の理解の向上と、特定の細胞タイプを感作する能力は、環境IRのリスクを確立するために不可欠です。特に、セロトニン(5-HT)は、特定の細胞タイプで直接照射とバイスタンダー誘導細胞死(CD)の両方を悪化させることが確認されていますが、この点ですべての細胞タイプが5-HTに反応するわけではありません。この研究では、ヒトケラチノサイトにおけるIR曝露後のCDの増幅における5-HTおよび5-HT受容体(5-HTR)の役割をさらに特徴付けます。5-HTおよび5-HTRアンタゴニストのケタンセリン(5-HT2A)およびオンダンセトロン(5-HT3)で処理されたHACAT細胞の生存率を調べました。非照射細胞の生存率は、0.001〜100μmの範囲の5-HT濃度の間の車両制御と一致していました。直接IR暴露後、CDの有意な5-HT濃度依存性の増加が発生しました。すべてのIR用量間のドナー細胞照射中に存在する場合、非照射されたICCMレシピエントCDは5-HT(0.001-100μm)で変更されませんでした。5-HTで誘発された直接照射CDの増加は、オンダンセットロンによって有意に減衰し、5-HTの効果をブロックしましたが、ケタンセリンはCDを変更しませんでした。これらの標的5-HTRのウエスタンブロットは、5-HT3受容体のタンパク質発現を明らかにしましたが、5-HT2A受容体は検出されませんでした。直接IR曝露後のCDの悪化における5-HTの決定的な役割を実証し、5-HT3受容体をケラチノサイトの放射線損傷を改善する潜在的な標的として特定しました。

電離放射線(IR)は環境発がん物質であり、誘発する生物学的損傷は、高用量と低用量で機械的に異なるものです。放射線誘発バイスタンダー効果などの非照射細胞で発生する非標的効果は、低用量のIRで支配的です。ただし、環境放射線保護における非標的効果の役割は、支配的なメカニズムが複雑で多因子的であるため、しばしば見落とされています。シグナル伝達分子の理解の向上と、特定の細胞タイプを感作する能力は、環境IRのリスクを確立するために不可欠です。特に、セロトニン(5-HT)は、特定の細胞タイプで直接照射とバイスタンダー誘導細胞死(CD)の両方を悪化させることが確認されていますが、この点ですべての細胞タイプが5-HTに反応するわけではありません。この研究では、ヒトケラチノサイトにおけるIR曝露後のCDの増幅における5-HTおよび5-HT受容体(5-HTR)の役割をさらに特徴付けます。5-HTおよび5-HTRアンタゴニストのケタンセリン(5-HT2A)およびオンダンセトロン(5-HT3)で処理されたHACAT細胞の生存率を調べました。非照射細胞の生存率は、0.001〜100μmの範囲の5-HT濃度の間の車両制御と一致していました。直接IR暴露後、CDの有意な5-HT濃度依存性の増加が発生しました。すべてのIR用量間のドナー細胞照射中に存在する場合、非照射されたICCMレシピエントCDは5-HT(0.001-100μm)で変更されませんでした。5-HTで誘発された直接照射CDの増加は、オンダンセットロンによって有意に減衰し、5-HTの効果をブロックしましたが、ケタンセリンはCDを変更しませんでした。これらの標的5-HTRのウエスタンブロットは、5-HT3受容体のタンパク質発現を明らかにしましたが、5-HT2A受容体は検出されませんでした。直接IR曝露後のCDの悪化における5-HTの決定的な役割を実証し、5-HT3受容体をケラチノサイトの放射線損傷を改善する潜在的な標的として特定しました。

Ionizing radiation (IR) is an environmental carcinogen and the biological damages it elicits are mechanistically distinct between high and low doses. Non-targeted effects occurring in nonirradiated cells such as the radiation-induced bystander effect predominate at low doses of IR. However, the role of non-targeted effects in environmental radiation protection is often overlooked because the governing mechanisms are complex and multifactorial. An improved understanding of the signaling molecules and their capacity to sensitize specific cell types are essential in establishing environmental IR risks. In particular, serotonin (5-HT) has been identified to exacerbate both direct irradiation and bystander-induced cell death (CD) in certain cell types, although not all cell types are responsive to 5-HT in this respect. In this study, we further characterize the role of 5-HT and 5-HT receptors (5-HTR) in the amplification of CD following IR exposure in human keratinocytes. We examined the survival of HaCaT cells treated with 5-HT and the 5-HTR antagonists ketanserin (5-HT2A) and ondansetron (5-HT3) following exposure to direct IR and irradiated cell condition medium (ICCM). Nonirradiated cell survival was consistent with the vehicle control among 5-HT concentrations ranging from 0.001 to 100 μM. Significant 5-HT concentration-dependent increases in CD occurred following direct IR exposure. Nonirradiated ICCM-recipient CD was not altered by 5-HT (0.001-100 μM) when present during donor cell irradiation among all IR doses. Increases in direct irradiation CD evoked by 5-HT were significantly attenuated by ondansetron, blocking the effect of 5-HT, whereas ketanserin did not alter CD. Western blotting of these target 5-HTRs revealed protein expression of the 5-HT3 receptor, while the 5-HT2A receptor was not detected. We have demonstrated a definitive role for 5-HT in the exacerbation of CD following direct IR exposure and identified the 5-HT3 receptor as a potential target for ameliorating radiation damage in keratinocytes.

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