人間と象のアザラシから分離された原発性骨格筋細胞におけるカドミウム暴露に対する抗酸化反応

カドミウム（CD）は自然に発生します。ただし、その濃度は人為的活動とともに増加する可能性があります。過剰なCDは、反応性酸素種（ROS）の産生と酸化的損傷を増加させ、病的状態につながる可能性があります。海洋哺乳類は肝臓と腎臓にCDを蓄積します。しかし、クジラ、アザラシ、またはイルカのCD関連組織損傷の報告はありません。CD曝露（1-12Hで0-5.0μMCDCL2）に対する反応を分析し、北象シール（Mirounga angustirostris）および人間（Homo Sapiens）から分離した原発性骨格筋細胞で比較しました。抗酸化酵素活性（グルタチオンS-トランスフェラーゼ、グルタチオンレダクターゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ）、グルタチオン濃度、およびタンパク質カルボニルレベル（酸化的損傷の指標）を定量化しました。グルタチオンのレベルは、ヒト細胞よりも北象のアザラシの方が高かった。CDにさらされた細胞のタンパク質カルボニル含有量は低く、人間よりも象シールの変動範囲が小さかった。一般化された線形モデル（GLIM）は、CD暴露と抗酸化防御を、象シール細胞ではそうではなく、ヒトのタンパク質カルボニル変動性の重要な貢献因子として特定しました。これらの結果は、海洋哺乳類と陸生哺乳類の間の循環および組織のグルタチオンレベルの以前に観察された違いが細胞培養条件下で維持され、北象のアザラシとヒトの筋肉細胞がCD暴露に対して異なる反応をすることを示唆しています。また、結果は、観察された違いが、酸化的損傷のないROS生成（ダイビング、睡眠時無呼吸、空腹時など）の増加をもたらす極端な状態に耐えることを可能にする保護メカニズムに潜在的に関連する可能性があることを示唆しています。

Cadmium (Cd) occurs naturally; however, its concentration can increase with anthropogenic activities. Excess Cd increases reactive oxygen species (ROS) production and oxidative damage, which can lead to pathological conditions. Marine mammals accumulate Cd in the liver and the kidney; yet, there are no reports of Cd-associated tissue damage in whales, seals or dolphins. Response to Cd exposure (0-5.0 μM CdCl2 for 1-12 h) was analyzed and compared in primary skeletal muscle cells isolated from northern elephant seals (Mirounga angustirostris) and humans (Homo sapiens). Antioxidant enzyme activities (glutathione S-transferase, glutathione reductase, glutathione peroxidase), glutathione concentration, and protein carbonyl levels (an indicator of oxidative damage) were quantified. Glutathione levels were higher in northern elephant seal than in human cells. Protein carbonyl content in cells exposed to Cd was lower and had a smaller variability range in elephant seals than in humans. Generalized linear models (GLIM) identified Cd exposure and antioxidant defenses as significant contributors to protein carbonyl variability in human but not in elephant seal cells. These results suggest that the previously observed differences in circulating and tissue glutathione levels between marine and terrestrial mammals are maintained under cell culture conditions and that northern elephant seal and human muscle cells respond differently to Cd exposure. The results also suggest that the observed differences could potentially be associated with the protective mechanisms that allow northern elephant seals to tolerate extreme conditions that result in increased ROS generation (e.g. diving, sleep apnea, fasting) with no oxidative damage.