UVB誘導アポトーシス

UVB 誘発アポトーシスは、紫外線によって損傷を受けた細胞のプログラムされた細胞死です。これは皮膚細胞で顕著で、黒色腫を予防します。いくつかの研究では、運動がこのプロセスを加速させることが示されています。

説明

アポトーシスは、外傷によって起こる壊死とは異なり、細胞の積極的な自殺を促進する生理学的プロセスであり、利点をもたらします。平均的な成人では、毎日500〜700億の細胞がアポトーシスで死んでいると推定されています。アポトーシスの最大の促進要因の1つは、紫外線（UV）への曝露です。UV光は人間の生命に不可欠ですが、癌、免疫抑制、光老化、炎症、細胞死を誘発して害を及ぼすこともあります。 ^[1]

太陽光のさまざまな成分のうち、紫外線B（UVB）（290-320 nm）が最も有害であると考えられています。このタイプの放射線は主に表皮、特にケラチノサイトに作用します。ケラチノサイトは、環境の危険から皮膚を保護する層を提供するバリアを形成することが知られています。表皮内には、ケラチノサイトに加えて、メラノサイト（メラニン生成細胞）があります。これらの細胞は、UVB放射線に対するケラチノサイトを保護する色素を生成します。UVB放射線の結果、ケラチノサイトが修復不可能な損傷を受けると、それらは潜在的に変異原性細胞であるため、アポトーシスによって破壊され、排除されます。体がDNA損傷細胞を除去できない場合、皮膚がんのリスクが高まります。^[2]

急性UVB曝露の結果の1つは、表皮内の日焼け細胞、ケラチノサイトの発生です。 ^[3]^[4] UVB放射線に曝露されると、表皮細胞のDNAが断片化され、腫瘍細胞の増殖につながる可能性があることがわかっています。これを防ぐために、細胞はケラチノサイトへの形態変化を起こします。これらのケラチノサイトは、細胞の死を促進することで腫瘍の増殖を止めるTNF-α（腫瘍壊死因子アルファ）^[5]を放出する能力を示します。

ケラチノサイト細胞が UVB 放射線によって損傷を受けた場合、「日焼け細胞」または「SBC 形成」という用語が使用されます。ケラチノサイトが UVB 放射線によって損傷を受けると、DNA の損傷が原因の一部である一連のプロセスが引き起こされると考えられています。ある研究では、ミトコンドリアでさまざまなプロセス (リガン依存性受容体活性化および細胞質シグナル伝達) 経路が活性酸素種 (ROS) の生成によって活性化され、カスパーゼを活性化してアポトーシスによるケラチノサイトの破壊を誘導する可能性があることが示されています。酸素の少ない環境への露出が増えると、ROS の発生が促進され、ROS の発生とケラチノサイトが関連付けられ、これらの細胞が UVB 放射線に対してより敏感になります。2002 年の Tobi らによる研究では、ROS が細胞毒性、アポトーシス、突然変異、発癌と関連付けられていました。軽度の低酸素状態（1～5％）は、ケラチノサイトをUVB誘導性アポトーシスに対して感受性にし、一方でメラノサイトを環境ストレスから保護した。^[要出典]

マーク・ショタヌスらによる研究では、UVB 照射はケラチノサイトとメラノサイトへの潜在的損傷に加え、カリウムイオンの減少も引き起こし、ケラチノサイトとメラノサイトではなくリンパ球と神経細胞でアポトーシス経路の活性化を引き起こす可能性があることが実証されています。リンパ球と神経細胞を高濃度のカリウムイオンで培養すると、アポトーシスから保護されることが実証されています。この現象は、カリウムイオンのレベルが高く、目の細胞を浸す涙で実証されており、UVB 照射から保護します。カリウムイオンの減少は、アポトーシスと、イニシエーターカスパーゼ 8 とエフェクターカスパーゼ 3 の合成を促進します。^[6]

2012年2月28日にTerrerence J. Piva、Catherine M. Davern、Paula M. Hall、Clay M. Winterford、Kay AO Ellemによって発行されたInternational Journal of Molecular Sciences; 13(3)、2560-2675ページに掲載された研究によると、カスパーゼはアポトーシスにおいて役割を果たす可能性があるが、それはカスパーゼ3の結果であるとは限らないという。その研究では、アポトーシスのプロセスには「基質からの分離、続いて微絨毛などの特殊な膜構造の喪失。その後、細胞は丸くなり、収縮し、ブラブリングを起こし、その後、核内でクロマチンの凝縮が観察される。一定期間後、細胞はアポトーシス小体に断片化し、生体内でマクロファージなどの貪食細胞に取り込まれ、分解される」と報告されている ^[7]。カスパーゼIは前述の細胞膜活性に関与しているが、カスパーゼ3は関与していない。^[要出典]

UVB誘導アポトーシス経路

アポトーシスに至る一連の出来事は多面的で複雑です。アポトーシスの概念は単純ですが、それに至る一連の出来事や、アポトーシスに対抗しようとする他の条件は非常に厄介です。^[8] アポトーシスは最後の手段であるため、細胞が最終的に死にプログラムされる前に、他の複数の遺伝子（ING2、p53、またはRasサブファミリー）の発現が開始されます。さらに、Survivinなどの遺伝子はアポトーシスを抑制しようとします。^[9]

参考文献

^ Schwarz, A; Bhardwaj R; Aragane Y; Mahnke K; Riemann H; Metze D; Luger TA; Schwarz T (1995 年 6 月)。「ケラチノサイトの紫外線 B 誘導アポトーシス: 日焼け細胞の形成における腫瘍壊死因子アルファの部分的関与の証拠」。調査皮膚科学会。104 (6): 922–927。doi : 10.1111 /1523-1747.ep12606202。
^ フリーラジカル生物学と医学、第 52 巻、第 6 号、2012 年 3 月 15 日、1111-1120 ページ。皮膚の軽度の低酸素状態は、Nova と Bim を必要とする相対酸素種媒介アポトーシスを介して、UVB 損傷を受けたケラチノサイトの死滅を促進します。Kris Kys、Hannaelore Maes、Graieia Andrei、Rober Snoeck、Maria Garmyn、Partiizia Agostinis
^ Danno, K; Horio, T (1987). 「日焼け細胞：その形成に関与する因子」Photochem Photobiol . 45 :683–690. doi :10.1111/j.1751-1097.1987.tb07401.x.
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^ 実験眼研究、第 93 巻、第 5 号、2011 年 11 月、735-740 ページ。層状角膜の膜上皮細胞は、細胞外カリウムイオンの増加により UVB 誘導性アポトーシスから保護される。Mark Schotanus、Leah R. Koetje、Rachel E. Van Dyken、John L. Ubels
^ メソッド 2008; 44;ページ 205 ～ 221、アポトーシスと壊死、検出、識別、および食作用、Krysko DV Berghe TVD Herde、K.、Vandenabeele P.
^ Zhang, W; Hanks A; Boucher K; Florell S; Allen S; Alexndar A; Brash D; Grossman D (2005). 「UVB誘導アポトーシスは皮膚腫瘍の発達中にクローン増殖を促進する」。Carcinogenesis . 26 : 249–257. doi :10.1093/carcin/bgh300. PMC 2292404. PMID 15498793 .
^ Pedeux, R.; Sengupta S; Shen JC; et al. (2006). 「ING2 は p300 依存性 p53 アセチル化の誘導によって複製老化 の開始を制御する」Mol. Cell. Biol . 25 : 6639–48. doi :10.1128/MCB.25.15.6639-6648.2005. PMC 1190357. PMID 16024799.

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メソッド 2008; 44;ページ 205-221、アポトーシスと壊死、検出、識別、および食作用、クリスコ DV ベルゲ TVD ヘルデ、K.、ヴァンデナビール P

外部リンク

この件に関するLiveScienceの記事

[1] Schwarz, A; Bhardwaj R; Aragane Y; Mahnke K; Riemann H; Metze D; Luger TA; Schwarz T (1995 年 6 月)。「ケラチノサイトの紫外線 B 誘導アポトーシス: 日焼け細胞の形成における腫瘍壊死因子アルファの部分的関与の証拠」。調査皮膚科学会。104 (6): 922–927。doi : 10.1111 /1523-1747.ep12606202。

[2] フリーラジカル生物学と医学、第 52 巻、第 6 号、2012 年 3 月 15 日、1111-1120 ページ。皮膚の軽度の低酸素状態は、Nova と Bim を必要とする相対酸素種媒介アポトーシスを介して、UVB 損傷を受けたケラチノサイトの死滅を促進します。Kris Kys、Hannaelore Maes、Graieia Andrei、Rober Snoeck、Maria Garmyn、Partiizia Agostinis

[3] Danno, K; Horio, T (1987). 「日焼け細胞：その形成に関与する因子」Photochem Photobiol . 45 :683–690. doi :10.1111/j.1751-1097.1987.tb07401.x.

[4] Young, AR (1987). 「日焼け細胞」.光皮膚科学. 4 : 127–134.

[5] Carswell EA、Old LJ、Kassel RL、Green S、Fiore N、Williamson B (1975)。「腫瘍の壊死を引き起こすエンドトキシン誘導血清因子」。Proc Natl Acad Sci USA。72 : 3666–3670。doi : 10.1073 /pnas.72.9.3666。PMC 433057。PMID 1103152。

[6] 実験眼研究、第 93 巻、第 5 号、2011 年 11 月、735-740 ページ。層状角膜の膜上皮細胞は、細胞外カリウムイオンの増加により UVB 誘導性アポトーシスから保護される。Mark Schotanus、Leah R. Koetje、Rachel E. Van Dyken、John L. Ubels

[7] メソッド 2008; 44;ページ 205 ～ 221、アポトーシスと壊死、検出、識別、および食作用、Krysko DV Berghe TVD Herde、K.、Vandenabeele P.

[8] Zhang, W; Hanks A; Boucher K; Florell S; Allen S; Alexndar A; Brash D; Grossman D (2005). 「UVB誘導アポトーシスは皮膚腫瘍の発達中にクローン増殖を促進する」。Carcinogenesis . 26 : 249–257. doi :10.1093/carcin/bgh300. PMC 2292404. PMID 15498793 .

[9] ^ Pedeux, R.; Sengupta S; Shen JC; et al. (2006). 「ING2 は p300 依存性 p53 アセチル化の誘導によって複製老化 の開始を制御する」Mol. Cell. Biol . 25 : 6639–48. doi :10.1128/MCB.25.15.6639-6648.2005. PMC 1190357. PMID 16024799.