心筋細胞におけるポリスチレンナノプラスチック誘発性ミトコンドリアおよび代謝再プログラミング：統合トランスクリプトームおよびメタボローム解析からの証拠

科学分野:

• 環境保健
• 心血管毒性学
• ナノマテリアル科学

背景:

• ナノプラスチック（NP）は、生物学的バリアを透過する可能性のある、広範囲に存在する環境汚染物質である。
• NPの心血管毒性に関するマルチオミクスデータは限られている。
• ポリスチレンNP（PS-NP）は一般的であり、その心臓への影響の調査が必要とされている。

研究 の 目的:

• in vitroおよびin vivoモデルを使用して、PS-NPの心血管毒性を包括的に評価すること。
• PS-NP誘発性心機能障害の根底にある分子メカニズムを調査すること。
• 心筋細胞の生体エネルギーおよび心臓リモデリングに対するPS-NPの影響を評価すること。

主な方法:

• in vitro：ヒトAC16心筋細胞にPS-NPを曝露し、RNA-seq、メタボロミクス、および生体エネルギーアッセイで分析。
• in vivo：マウスにPS-NPを繰り返し投与し、心エコー検査で心機能を評価。
• 分子解析には、電子顕微鏡、ATPアッセイ、およびミトコンドリアタンパク質のウェスタンブロッティングが含まれた。

主要な成果:

• in vitro研究では、PS-NPがミトコンドリア呼吸を阻害し、脂質リモデリングおよびヌクレオチド代謝の変化に関連する活性酸素種（ROS）を増加させることが示された。
• in vivo研究では、心筋細胞へのPS-NPの蓄積、ミトコンドリアの損傷、および亜臨床的心臓リモデリングが明らかになった。
• 酸化的リン酸化（OXPHOS）複合体およびPgc-1αのダウンレギュレーションが観察され、エネルギー産生の低下を示唆した。

結論:

• PS-NPは、心筋細胞のミトコンドリア機能とエネルギー恒常性を著しく損なう。
• これらの発見は、PS-NP曝露に関連する潜在的な心血管リスクを示唆している。
• リスク評価のためには、さらなる調査と曝露モニタリングが不可欠である。