Protective effect of molecular hydrogen against oxidative stress caused by peroxynitrite derived from nitric oxide in rat retina. | NO由来ペルオキシナイトライトによる酸化ストレスに対する 分子状水素のラット網膜への保護効果
Clin Experiment Ophthalmol. 2015 Mar 20. doi: 10.1111/ceo.12525. [Epub ahead of print]
Protective effect of molecular hydrogen against oxidative stress caused by peroxynitrite derived from nitric oxide in rat retina.
Department of Biochemistry and Cell Biology, Institute of Development and Aging Sciences, Graduate School of Medicine, Nippon Medical School
Abstract
BACKGROUND:
Oxidative and nitrative processes have an important role in the pathogenesis of glaucomatous neurodegeneration. Oxidative stress occurs when cellular production of reactive oxygen species outweighs the protective capacity of antioxidant defences. Reactive oxygen species are generated as by-products of cellular metabolism, primarily in the mitochondria. Herein, we present a novel investigation of the effects of molecular hydrogen (H2 ) on retinal cells exposed to oxidative stress.
METHODS:
We cultured adult rat retinal tissues in an organotypic culture system with a nitric oxide donor, S-nitroso-N-acetylpenicillamine, in the presence or absence of H2 . Loss of mitochondrial membrane potential and apoptosis of retinal cells were analysed using a MitoTMRE detection kit and TdT-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) assay, respectively. Tyrosine nitration levels and oxidative stress damage in the retina were evaluated using immunohistochemical staining. Retinal damage was quantified by measuring the numbers of cells in the ganglion cell and inner nuclear layers and the thickness of the retina.
RESULTS:
H2 suppressed loss of mitochondrial membrane potential and apoptosis in retinal cells. Moreover, H2 decreased the tyrosine nitration level and suppressed oxidative stress damage in retinal cells. S-nitroso-N-acetylpenicillamine treatment decreased the cell numbers in the ganglion cell layer and inner nuclear layer, but the presence of H2 inhibited this reduction. These findings suggest that H2 has a neuroprotective effect against retinal cell oxidative damage, presumably by scavenging peroxynitrite.
CONCLUSIONS:
H2 reduces cellular peroxynitrite, a highly toxic reactive nitrogen species. Thus, H2 may be an effective and novel clinical tool for treating glaucoma and other oxidative stress-related diseases.
Clin Experiment Ophthalmol. 2015 Mar 20. doi: 10.1111/ceo.12525. [Epub ahead of print]
NO由来ペルオキシナイトライトによる酸化ストレスに対する
分子状水素のラット網膜への保護効果
日本医科大学大学院 医学研究科 加齢科学系専攻 細胞生物学分野
＜要旨＞
背景
酸化とニトロ化のプロセスは、緑内障における神経変性の成因を説明する上で、非常に重要です。そもそも酸化ストレスとは、細胞内の活性酸素種の産生が抗酸化による保護能力を超えてしまったときにおこるとされています。活性酸素種はミトコンドリアにおける細胞内代謝の初期副産物として発生します。
そこで私たちは酸化ストレスにさらした網膜細胞に対する分子状水素（H2）の効果について、新しい研究成果を発表します。
方法
私たちはNO供給源としてS-ニトロソ-N-アセチルペニシラミンを用い、H2存在下あるいは非存在下で、成ラットの網膜組織を器官培養系で培養しました。そしてミトコンドリアの膜電位のロスと網膜細胞のアポトーシスをそれぞれMitoMTRE検出キットとTUNELアッセイで分析を行いました。
また、網膜中のニトロ化チロシンと酸化ストレス障害については免疫染色を用いて評価しました。網膜障害については神経節細胞層と内顆粒層の数と、網膜の厚さを測定することで評価を行いました。
結果
水素は網膜細胞のミトコンドリアの膜電位のロスとアポトーシスを抑制しました。さらに、水素は網膜細胞のニトロ化チロシンの値を減少させ、酸化ストレスダメージ障害を抑えました。
通常、S-ニトロソ-N-アセチルペニシラミンの投与で神経節細胞層と内顆粒層の細胞数が減少しますが、水素存在下ではその減少が阻害されました。これらの発見から、水素がペルオキシナイトライトを消去することによって、網膜細胞への酸化ダメージに対して神経保護作用を発揮しているのではないかと考えられます。
結論
水素は非常に毒性の高い活性窒素種である細胞内ペルオキシナイトライトを減少させます。このことから、水素は緑内障やその他の酸化ストレス関連疾患の治療に非常に効果的であり、新しい治療方法として期待できます。
＜一言＞
緑内障と水素に関する論文ですね。
悪玉活性酸素の代表と言えばヒドロキシルラジカルですが、今回は窒素を含んだ活性酸素（専門家の人が見たら怒られそうな表現ですね）であるペルオキシナイトライトも同じくらい悪玉度が高く、それを水素が消去することで、緑内障で起こるはずの神経変性が起こらなくなる、つまり水素が緑内障に効く可能性があるといいたい論文です。何から何まで効果があって、なんかすごいですね、水素。
