腸管由来のペプチドによる酸化ストレス応答の神経内分泌的増強における内因性過酸化水素の役割

Core Concepts

腸管由来のペプチドFLP-2が、神経系からのFLP-1ペプチドの放出を促進することで、腸管の抗酸化応答を活性化する。この過程は、腸管内の過酸化水素によって正に制御されている。

Abstract

本研究は、腸管と神経系の双方向性シグナル伝達を介した抗酸化応答の調節機構を明らかにしている。
腸管由来のFLP-2ペプチドは、神経系のFLP-1ペプチドの放出を促進することで、腸管の抗酸化応答を活性化する。FLP-2の放出は、腸管内の過酸化水素(H2O2)によって正に制御されている。
具体的には以下の通り:

FLP-2の放出は、ミトコンドリアマトリックスのSOD-3と細胞質のSOD-1によって産生されたH2O2によって促進される。一方、PRDX-2/TRX-3系によってH2O2が消去されることで、FLP-2の放出は抑制される。
H2O2によるFLP-2の放出促進は、腸管のPKC-2/PKCα/βキナーゼを介して行われる。PKC-2は、DAGの産生を触媒するPLCβ(EGL-8)によって活性化される。
FLP-2の放出は、SNARE複合体タンパク質AEX-4/SNAP25依存的なエキソサイトーシスを介して行われる。
FLP-2の放出は、神経系からのFLP-1ペプチドの放出を促進し、その結果腸管の抗酸化応答が活性化される。
以上のように、腸管由来のFLP-2ペプチドと神経系由来のFLP-1ペプチドによる双方向性シグナル伝達が、腸管の抗酸化応答を調節する重要な機構であることが明らかになった。

Stats

野生型動物では、ジュグロン処理によりFLP-1の分泌が2倍増加する。
aex-5変異体では、ジュグロン処理によるFLP-1分泌の増加が見られない。
flp-2変異体では、ジュグロン処理によるFLP-1分泌の増加が見られない。
prdx-2変異体では、FLP-2の基礎分泌が増加している。
pkc-2変異体では、ジュグロン処理によるFLP-2分泌の増加が見られない。
egl-8変異体では、ジュグロン処理によるFLP-2分泌の増加が見られない。

Quotes

「腸管由来のペプチドFLP-2が、神経系からのFLP-1ペプチドの放出を促進することで、腸管の抗酸化応答を活性化する」
「FLP-2の放出は、ミトコンドリアマトリックスのSOD-3と細胞質のSOD-1によって産生されたH2O2によって促進される」
「H2O2によるFLP-2の放出促進は、腸管のPKC-2/PKCα/βキナーゼを介して行われる」

Key Insights Distilled From

Endogenous hydrogen peroxide positively regulates secretion of a gut-derived peptide in neuroendocrine potentiation of the oxidative stress response in C. elegans

by Jia,Q., Youn... at www.biorxiv.org 04-05-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.03.587937v1

Deeper Inquiries

腸管と神経系の双方向性シグナル伝達は、他の生理機能の調節にも関与しているか?

腸管と神経系の双方向性シグナル伝達は、他の生理機能の調節にも重要な役割を果たしています。例えば、腸管から放出されるペプチドは、摂食行動や糖代謝の調節、炎症反応、満腹感などに影響を与えることが知られています。これらのペプチドは、神経系からのシグナルによって腸管の機能に影響を与えるだけでなく、腸管から放出されたペプチドが神経回路を調節することもあります。さらに、腸管から放出されるペプチドは、病原菌に対する炎症反応や免疫防御にも関与しています。したがって、腸管と神経系の双方向性シグナル伝達は、様々な生理機能の調節に重要な役割を果たしています。

腸管の恒常性維持に過剰なH2O2産生は、どのような影響を及ぼすか?

過剰なH2O2産生は、腸管の恒常性維持に重要な影響を与える可能性があります。H2O2は、細胞内の特定の反応性アミノ酸を酸化することで、特定のシグナル伝達経路を調節することが知られています。例えば、H2O2はタンパク質キナーゼC（PKC）ファミリーの活性化を促進し、神経伝達物質の放出を調節します。また、H2O2はペプチドの分泌を促進することが示されており、腸管からのペプチドの放出に影響を与える可能性があります。したがって、過剰なH2O2産生は、腸管の機能や恒常性に影響を及ぼす可能性があります。

腸管-神経系軸の破綻は、どのような疾患の発症に関与しているか?

腸管-神経系軸の破綻は、神経変性疾患、肥満、腫瘍増殖などの疾患の発症に関与している可能性があります。この軸の異常は、神経変性疾患の進行や症状の悪化に関連していることが示唆されています。また、腸管-神経系のシグナル伝達の異常は、肥満や腫瘍の増殖にも影響を与える可能性があります。したがって、この軸の破綻は、さまざまな疾患の発症や進行に関与している可能性があります。