【背景・目的】農薬等の化学物質曝露は、異常タンパク質の蓄積やミトコンドリアの機能異常を原因とする神経変性疾患のリスク要因となる可能性が指摘されている。本研究では、細胞内のタンパク質分解を司るオートファジーおよびユビキチンプロテアソーム系に着目し、ピレスロイド系農薬デルタメトリン（DM）による神経毒性メカニズムの一端を解明することを目的とした。
【方法】Neuro2a細胞を1–100 µMのDMに曝露し、wst-8アッセイおよびフローサイトメーターを用いて生細胞数およびアポトーシス細胞数を測定した。ウェスタンブロットおよび免疫染色により各種オートファジーマーカー（LC3、p62）、ミトコンドリアマーカー（TOM20、UQCRC1）の発現量および細胞内局在を解析した。加えて、JC-10および定量的PCRを用いてミトコンドリアの機能および量的影響を評価し、ユビキチン化タンパク質量およびプロテアソーム活性の測定を行った。
【結果・考察】DM曝露により濃度依存的なLC3-IIおよびp62発現量の上昇がみられ、30 µM以上の濃度ではアポトーシス細胞数の増加が観察された。一方で、DM曝露によりUQCRC1発現およびmtDNA量が低下し、膜電位の脱分極を伴うミトコンドリア傷害が誘導された。加えて、DM曝露群の細胞質中においてドット上に凝集した各種マーカーが共局在することから、ミトコンドリアが取り込んだオートファゴソームが蓄積することが明らかとなった。DMによりユビキチン化タンパク質量は増加し、各種プロテアソーム活性は低下した。以上の結果から、DM曝露時においてはプロテアソーム活性の低下に伴い、傷害されたミトコンドリアを基質とするマイトファジーの活性が上昇していることが示され、両タンパク質分解系の不均衡状態がアポトーシス誘導に関与することが初めて明らかとなった。
