ブルーライトを浴びると老化が加速する可能性がある

新しい 老化の最前線 勉強 青色光 (BL) への曝露がハエの非網膜細胞代謝経路を妨害する新しいメカニズムへの洞察を提供します。 これらの発見は、BL 曝露が、皮膚、脂肪、その他の組織などのヒト細胞に同様の影響を与える可能性が高いことを示しています。

勉強： 慢性的な青色光は、エネルギー代謝と神経伝達物質のレベルを損なうことにより、ショウジョウバエの老化を加速させます。 画像著作権: Alexy Boyko / Shutterstock.com

バックグラウンド

発光ダイオード (LED) ライトの一般的なコンポーネントである BL は、網膜の損傷を引き起こす可能性のある短波長の高エネルギー光です。 以前の研究では、BL が網膜変性、加齢性黄斑症、および緑内障を引き起こす可能性があることが示唆されています。 ただし、BL 関連の光毒性の原因となるメカニズムは不明のままです。

キイロショウジョウバエ、より一般的にショウジョウバエと呼ばれ、 急性 BL 光毒性を経験することも示されています。 複眼を BL に曝露すると、脂質過酸化、酸化ストレス、および光伝達による網膜変性が引き起こされます。 これらの効果は、目が切除された野生および突然変異体のハエで報告されています (えや2）。

研究について

現在の研究は、網膜外組織内の代謝経路に対する慢性的な BL 曝露の影響を確認することを目的としていました。 えや2.

ここで、ハエは 10 日または 14 日間、完全な暗闇または一定の BL 露出に保たれました。 細胞の代謝物プロファイルは、液体クロマトグラフィー質量分析 (LC-MS) およびガスクロマトグラフィー質量分析 (GC-MS) を使用して評価されました。

調査結果

一定のBL露出は、寿命を大幅に短縮しました えや2. さらなる調査により、10 日間の BL 曝露後のハエと比較して、14 日間 BL に曝露されたハエの寿命が大幅に減少することが明らかになりました。

これらの時点のいずれにおいても、死亡は記録されませんでした。 ただし、一定の BL 暴露下に留まったハエの中には、16 日後に死亡したものもあれば、一定の暗闇 (DD) で生き残ったものもありました。 この観察結果は、ハエが一定の BL 露出による不可逆的または可逆的な損傷を受ける可能性があることを意味します。

研究者はその後、10、14、または 16 日間 BL に曝露されたオスの変異ハエの神経変性を評価し、これらの結果を同じ時点での DD コントロールと比較しました。 この目的のために、10 日間の BL への絶え間ない暴露は、DD コントロールで観察されたものと同様にごくわずかな空胞化を示しました。 ただし、14 日後、この時点での DD コントロールと比較して、BL に曝露したハエでは脳内の有意な空胞化が観察されました。

男性のメタボロームプロファイルのさらなる調査 えや2 LC-MS および GC-MS を使用して 10 日および 14 日で BL に一定に曝露した後、実施した。 10 日間の BL 曝露ハエの LC-MS により、175 の代謝物が特定され、9 つは DD コントロールと比較して大幅に変更されました。

主成分分析 (PCA) により、弱い分離と最小カバレッジ率が明らかになりました。 さらに、ほとんどの代謝産物のレベルは、BL への一定の暴露後に減少しました。

14 日間の BL 曝露ハエの LC-MS により、176 の代謝産物が同定され、そのうち 30 は DD コントロールと比較して大幅に変更されました。 これは、BL 暴露の持続時間が長くなると、より重要な代謝変化が誘発されたことを示しています。

30 の代謝物のうち、21 がダウンレギュレートされ、9 がアップレギュレートされました。 ウリジン二リン酸グルコース (UPD-グルコース)、ヒドロキシプロピオン酸、および 3-ウレイドプロパン酸を除き、10 日間一定の BL 曝露後に変化した代謝産物のほとんどは、14 日後も有意に変化したままでした。 リボフラビンとコハク酸のレベルは、すべての代謝産物の中で、それぞれ最も有意な減少と増加を示しました。

14 日間の BL 曝露ハエの GC-MS では、合計 87 の代謝産物が検出され、そのうち 10 が大幅に変更されました。 BL への一定の曝露も代謝物レベルを低下させました。

全体として、5 つのダウンレギュレートされた代謝物と 5 つのアップレギュレートされた代謝物が検出されました。 ベータアラニン、グリセロール 3-リン酸 (G3P)、およびコハク酸塩の濃度に有意差がありました。 3-アミノイソブタン酸、スレオニン、クエン酸、イソロイシン、およびホモセリンの代謝物にも有意な変化が検出されました。

LC-MS と一定の BL 曝露を伴うハエの GC-MS の両方で、コハク酸が最も有意に増加した代謝産物の 1 つであることが明らかになり、それによって酵素コハク酸デヒドロゲナーゼ (SDH) の活性が損なわれていることが示唆されました。 10 日間と 14 日間、DD コントロールと BL 曝露ハエの両方で SDH 活性を評価すると、BL 曝露後の SDH 活性の大幅な低下が両方の時点で観察されました。 したがって、SDHレベルを使用して、代謝障害を決定することができます。

アラニン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸 (AAG) 代謝、ならびにトリカルボン酸サイクル (TCA)、ブタノエート代謝、およびリボフラビン代謝は、BL 暴露後の最も深刻な変化した経路でした。 BL 曝露は、アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、アラニン、アルギノコハク酸などの多くの非必須アミノ酸のレベルも大幅に低下させました。

アセト酢酸、クエン酸、グルコース由来のピルビン酸などの TCA サイクル代謝物は、一定の BL 暴露後に大幅に減少したため、BL 暴露後のエネルギー生産の深刻な障害が示唆されました。

BL 暴露は、アデニン二リン酸 (ADP) レベルの有意な増加にもつながりました。 逆に、アデニン三リン酸 (ATP) レベルは、10 日間の BL 曝露後に観察された減少と比較して、14 日間の一定の BL 曝露後に大幅に減少しました。 両方の ATP 減少は、DD コントロール ハエのそれを基準にしていました。

14 日間の BL 曝露後、ハエでも有意な神経変性が観察されました。 より具体的には、抑制性ガンマアミノ酪酸（GABA）、興奮性グルタミン酸、ヒスタミン、およびアラニンレベルの大幅な低下が観察されました。

DD コントロール ハエと BL にさらされたハエでは、ドーパミンとアセチルコリンのレベルに有意差は認められませんでした。 ただし、セロトニン レベルは適度に BL にさらされたハエで上昇しました。 これらの発見は、突然変異体のアイレスにおける神経伝達物質の不均衡を示唆しています キイロショウジョウバエ.

代謝恒常性に重要な役割を果たしているグルタミン酸も、BL に曝露したハエでは欠乏していました。 BL にさらされたハエの老化の加速におけるグルタミン酸欠乏の役割を確認するために、ハエの食事に 200 および 400 マイクログラム (μg)/ml のグルタミン酸を補充しました。

グルタミン酸の 200 μ g/ml の用量は、BL にさらされたハエの寿命に大きな影響を与えませんでした。 比較すると、400 μg/ml の補給は、グルタミン酸を補給していない対照と比較して、ハエの寿命を短縮しました。

ビタミン B2 としても知られるリボフラビンは、絶え間ない BL 曝露後に最も有意に減少した代謝産物でした。 慢性的な BL 曝露後の変異体ハエに対するリボフラビン補給の影響をテストしました。 この目的のために、リボフラビンの 200 および 400 μg/ml の両方が、補充されなかった対照と比較してハエの寿命を短縮しました。

結論

現在の研究は、BL が重要な代謝経路と特定のプロセスに影響を与えるメカニズムへの新しい洞察を提供します。 キイロショウジョウバエ、特に光伝達に特化していない細胞で。