Sirtuin Type 1 Mediates the Retinal Protective Effect of Hydrogen-Rich Saline Against Light-Induced Damage in Rats. | 光ダメージに対する高濃度水素生理食塩水のラット網膜保護効果の発揮に長寿遺伝子Sirt1が関与する

Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015 Dec 1;56(13):8268-79. doi: 10.1167/iovs.15-17034.

Sirtuin Type 1 Mediates the Retinal Protective Effect of Hydrogen-Rich Saline Against Light-Induced Damage in Rats.

Department of Clinical Aerospace Medicine Fourth Military Medical University

Abstract

PURPOSE:

Molecular hydrogen has been used as an antioxidant to treat many diseases in clinical and animal studies. However, the therapeutic mechanism of molecular hydrogen remains unclear. We previously reported mitigation of light-induced damage in the rat retina by intraperitoneal injection of hydrogen-rich saline (HRS). In the present study, we investigated whether Sirtuin Type 1 (Sirt1), a class III histone deacetylase, mediates the retinal protective effect of HRS in rats with light-induced retinal damage.

METHODS:

Rats were treated with HRS for 5 days after intense light exposure, and then ERGs were performed and retinas were collected to evaluate the effect of HRS on Sirt1 expression. The necessity of Sirt1 for the retinal protective effect of HRS was investigated using the Sirt1 activator resveratrol, the Sirt1 inhibitor EX-527, and short interfering RNAs.

RESULTS:

In light-damaged retinas, 5 days of HRS treatment increased Sirt1 expression, mitigated a- and b-wave amplitude reduction, and decreased the reduction of outer nuclear cell layers. The Sirt1 activator resveratrol mimicked the effect of HRS in light-damaged retinas. This result supported our hypothesis that Sirt1 mediates the protective effect of HRS. Additionally, the retinal protective effect of HRS was inhibited by both the Sirt1 inhibitor EX-527 and Sirt1 targeted short interfering RNAs. Hydrogen-rich saline also increased B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) expression and the activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase (SOD). Conversely, HRS decreased Bcl2-associated X protein expression, cleaved caspase-3, and oxidant-stress product malondialdehyde (MDA) in a Sirt1-dependent manner.

CONCLUSIONS:

Sirt1 mediates light-induced damage mitigation by HRS through inhibition of apoptosis and oxidant-stress.

Invest Ophthalmol Vis Sci. 2015 Dec 1;56(13):8268-79. doi: 10.1167/iovs.15-17034.

光ダメージに対する高濃度水素生理食塩水のラット網膜保護効果の発揮に
長寿遺伝子Sirt1が関与する

第４軍医大学宇宙医学

＜要旨＞

目的

水素分子は抗酸化物質として、臨床試験および動物実験でさまざまな疾患治療に用いられてきました。しかしながら水素分子の作用メカニズムはいまだに明らかとなっていません。私たちは以前に、高濃度水素生理食塩水（HRS）を腹腔内投与することでラット網膜への光ダメージが軽減することを報告しました。そこで今回は水素の網膜保護効果にSirt1（クラスⅢヒストン脱アセチル化酵素）が関与しているかどうかを調べることにしました。

方法

ラットは強い光に曝露させたあと5日間にわたってHRSを投与しました。そして網膜電図検査を行った後、網膜を採取しSirt1発現に対するHRSの効果を調べました。そしてHRSの網膜保護効果の発揮に対してSirt1が関与しているかどうかは、Sirt1活性化剤であるレスベラトロールと、Sirt1阻害剤であるEx-527とsiRNAを用いて検討しました。

結果

光によってダメージを受けた網膜は5日間のHRS投与によってSirt1発現が増加することが分かりました。また、a波、b波の振幅減衰を軽減し、外顆粒層の減少を抑えました。なお、レスベラトロールは光ダメージを受けた網膜に対して水素様作用を示しました。この結果はHRSの保護効果にSirt1が関与しているという仮定を裏付けるものです。加えて、HRSの網膜保護効果はSirt1阻害剤であるEX-527とSirt1siRNAによって減弱しました。

また高濃度水素生理食塩水はBcl-2の発現を増加させ、抗酸化酵素であるSODの活性化を増強しました。逆にHRSはSirt1依存的にBcl-2関連Xタンパクの発現や活性化カスパーゼ-3を減少させるとともに、酸化ストレス生成物であるマロンジアルデヒドも減らしました。

結論

Sirt1はアポトーシスや酸化ストレス反応を阻害することによってHRSの光ダメージ軽減効果を調節することが分かりました。

＜一言＞

ヒトの長生き遺伝子として脚光を集めたSirt1。水素の作用がSirt1を介して発揮しているのではないか？ということを調べた実験です。その結果、Sirt1を介して水素が網膜保護作用をもたらすことが分かりました。

このSirt1によって酸化ストレスやアポトーシスが減るため、目にいいんじゃない？との結論ですが、目だけに限った話なのがもったいないですね。もし水素が本当にSirt1を介した作用を発揮するのであれば、元気で長生きをお手伝いできる可能性があります。とっても夢が膨らむ話なので、今後さらなる研究でメカニズムが裏付けされるといいですね。