Melatonin regulates autophagy in granulosa cells from patients with premature ovarian insufficiency via activating Foxo3a Aging (Albany NY) 2024; 16: 844
この研究では、早発卵巣不全（POI）の患者から採取した顆粒膜細胞において、メラトニンがオートファジーを調節するメカニズムを解析した。結果は、メラトニンがFOXO3Aを活性化することにより、顆粒膜細胞のオートファジーを促進することを示した。オートファジーは細胞の健康と生存に不可欠なプロセスであり、この研究はメラトニンがPOIの治療において重要な役割を果たす可能性を示唆した。
オートファジー：細胞が自らの一部を分解し、再利用するプロセス。このプロセスは細胞の健康維持と恒常性の維持に不可欠とされている。
Graphical Abstract
MT処理後のPOI-GCにおける代表的な染色像。濃度依存的にLC３（緑蛍光）が強くなっている。LC３はオートファジーの主要構成要素として知られており、MT処理によりオートファジーが活性化している。（n = 5）、スケールバー、50μm。***p < 0.001。
早発卵巣機能不全（POI）は、40歳以前の卵巣機能の低下を特徴とする女性不妊症の多様な形態である。メラトニン（MT）は、POIにおいて卵巣機能を回復または保護するための治療手段として利用できる可能性がある。しかし、この効果の根底にある特異的なメカニズムは依然として不明である。これを解決するために、我々はPOI患者と正常患者の双方から採取したヒト顆粒膜細胞（GC）を用いて実験を行った。
qRT-PCRとウェスタンブロット分析により、GCにおけるオートファジー関連遺伝子とタンパク質の発現レベルを調べた。GFP-LC3-アデノウイルスを感染させたGCにおいてオートファジーフラックス（オートファジーの一連の流れ）をモニターし、オートファジーにおけるMTの制御機能を調べた。さらに、3-メチルアデニン（3-MA）とフォークヘッドボックスO-3A（FOXO3A）のRNA干渉を用いてオートファジーの薬理学的介入を行い、オートファジー過程におけるMTのメカニズムを解明した。
正常患者のGCと比較して、POI患者のGCは、不規則な形態、増殖の低下、アポトーシスの増加、活性酸素レベルの上昇を示した。POI患者のGCでは、オートファジー関連遺伝子の発現が低下しており、その結果、オートファジー活性が低下していた。
さらに、POI患者のGCではMTレベルが低下していたが、外因性MTはオートファジーを効果的に活性化した。メカニズム的には、メラトニン投与はPOI患者のGCにおいてFOXO3Aの発現を低下させ、リン酸化を誘導した。重要なことに、FOXO3Aをサイレンシングすると、GCに対するメラトニンの保護効果が消失した。
これらの所見は、POI GCにおいてオートファジーが抑制され、MTの欠乏を伴っていることを示している。さらに、MTを補充することで、FOXO3Aシグナルの活性化を通じてオートファジーのレベルを回復させ、GCの生存能力を高めることができることが示された。従って、MT-FOXO3AはPOI治療の潜在的な治療標的となりうる。
コメント
本研究では、POIと正常患者の両方からGCを単離して比較解析した結果、オートファジーに関連する遺伝子やタンパク質の発現がPOI群では正常群に比べて低下していること、MTレベルが前者で有意に低いことを明らかにした。POI-GCを外因性MTで処理した結果、オートファジー関連タンパク質のレベルを効果的に増加させ、細胞の生存率を改善することを観察した。さらに、オートファジーを調節することが知られているMTの下流分子であるFOXO3AがPOI群で発現低下しており、MT処理によりFOXO3Aタンパク質レベルの有意な活性化が観察された。このことからMT-FOXO3A経路がPOI治療の有望な遺伝的標的である可能性が示唆された。
メラトニンがFOXO3Aの活性化を介し顆粒膜細胞のオートファジーを調節するという発見は、女性の生殖機能におけるメラトニンの役割を理解する上で重要なものです。加えて、POIの新規治療法として期待できます。ただし、この研究が顆粒細胞に限定されているため、メラトニンの作用が全体的な卵巣機能や他の生殖細胞にどのように影響するかについては、さらなる研究が必要です。