ラドン吸入によるマウス脳中のグルタチオン合成に関する機械学習に基づいたメタボローム解析

Machine learning based metabolic analysis about the regulation of glutathione synthesis in mouse brain due to radon inhalation

神崎 訓枝   ; 迫田 晃弘   ; 田中 裕史 ; 片岡 隆浩*; 石田 毅; 山岡 聖典*

Kanzaki, Norie; Sakoda, Akihiro; Tanaka, Hiroshi; Kataoka, Takahiro*; Ishida, Tsuyoshi; Yamaoka, Kiyonori*

これまで我々は、抗酸化物質でもありイオウ代謝物でもあるグルタチオンがラドン吸入により増加することを明らかにしてきたが、どのような経路でグルタチオンが誘導されるのかはまだわかっていない。そこで、本研究では、抗酸化物質を含むイオウ代謝物に注目したメタボローム解析を行って、ラドン吸入よって変化するマウス脳中イオウ代謝物の探索を行った。バックグランドレベル、1000Bq/m, 10000Bq/mのラドンを24時間吸入したオスのBLAB/cマウスの脳を摘出し、イオウ代謝関連物質を網羅的に調べた。その結果、55種類中27種類の物質が検出され、特に、ラドン1000Bq/mや10000Bq/mでグルタチオンの前駆体であるシステインやシスタチオニンが増加していることがわかった。この結果から、ラドン吸入によるグルタチオンの増加はトランススルフレーション経路によるものであることが示唆された。加えて、機械学習の一種である自己組織化マップを用いた27種のイオウ代謝物の変化特性に基づく総合的なデータ解析を行った。クラスタリングの結果から、被ばくのバイオマーカーとして有用な代謝物の探索の可能性について報告する。

We found that glutathione was elevated by radon inhalation. However, the mechanism of production of glutathione has been known quite little. In the present study, the metabolic analysis focusing on the sulfur metabolites including anti-oxidative substances was performed to find the change in sulfur metabolites in mouse brain following radon inhalation. Brains taken from male BALB/c mice after radon exposure at background level, 1000 or 10000 Bq/m for 24 h were used for the exhaustive assay of sulfur metabolism-related substances. As a result, we detected 27 out of 55 metabolites in brain. We found the induction of glutathione precursor cysteine and cystathionine due to radon inhalation. This suggests that the increase of glutathione associated with radon inhalation could rely on the transsulfuration pathway. Moreover, the information on 27 sulfur metabolites detected in the present assay was comprehensively analyzed using self-organizing maps. Based on this clustering, a possibility of sulfur metabolites working as a biomarker for estimating radiation doses will be discussed.