発生生物学
尾の再生とROS

Sci. Signal., 12 February 2013
Vol. 6, Issue 262, p. ec37
[DOI: 10.1126/scisignal.2004050]

Leslie K. Ferrarelli

Science Signaling, AAAS, Washington, DC 20005, USA

N. R. Love, Y. Chen, S. Ishibashi, P. Kritsiligkou, R. Lea, Y. Koh, J. L. Gallop, K. Dorey, E. Amaya, Amputation-induced reactive oxygen species are required for successful Xenopus tadpole tail regeneration. Nat. Cell Biol. 15, 222-228 (2013). [PubMed]

アフリカツメガエル（Xenopus）のオタマジャクシはWnt経路を介するシグナル伝達により、その尾を再生することができる。再生中には、活性酸素種（ROS）の生成に関わる多様な遺伝子が発現される。Loveらは、尾の再生にはH₂O₂が必要であること、また創傷治癒に必要な経路とは別のシグナル伝達カスケードをH₂O₂が誘導することを認めた。H₂O₂の蛍光レポーターまたはH₂O₂-感受性蛍光色素を用いたin vivo解析により、切断後に細胞内H₂O₂濃度が増加し、切断から1時間以内にピークに達して、尾の再生中も高値を維持することが明らかになった。H₂O₂の生成は、損傷部位への炎症細胞の動員に先行していた。spib（リンパ球特異的転写因子）を欠損したモルファントのオタマジャクシでは、再生芽組織中の炎症細胞数が対照に比べ減少していたが、細胞内H₂O₂濃度は対照と同程度であった。このことは、切断誘導性のROSは非炎症細胞によって産生されたことを示唆していた。NADPHオキシダーゼ（NOX）複合体を阻害する化学物質であるジフェニレンヨードニウム（DPI）またはアポシニン（APO）による処理は、抗酸化物質のMCI-186（MCI）で処理した場合に比べ、大きくROS濃度を低下させ、尾の再生を障害し、増殖細胞数を減少させていた。MCI除去後に尾の再生は回復したが、DPIまたはAPOの除去後には回復しなかった。さらに切断で誘導されたWnt-β-カテニンシグナル伝達および下流の転写標的fgf20の発現は、DPI、APO、またはMCIで処理したオタマジャクシの切断後には低下していた。NOX複合体サブユニットcyba（チトクロムb-245αポリペプチド）を欠損したモルファントのオタマジャクシは、DPIまたはAPOで処理したオタマジャクシと同様に、H₂O₂を生成できず、尾の再生が障害されていた。fgf20を欠損したモルファントのオタマジャクシは切断部位の創傷治癒は可能であったが、十分な尾の再生はできず、軸方向の組織再生に特異的な欠損を示していた。まとめるとこれらの知見は、NOX複合体誘導性のROSシグナル伝達は再生の開始に不可欠であり、Wnt-β-カテニン-fgf20経路を介したシグナル伝達を促進することを示唆している。

L. K. Ferrarelli, A Tail of ROS. Sci. Signal. 6, ec37 (2013).