血中の生理的濃度の鉄イオンがビタミンCの抗がん作用を阻害するメカニズムを新発見

  東京工科大学(東京都八王子市、学長:大山恭弘)応用生物学部の佐藤拓己教授らの研究チーム(注1)は、血中のビタミンC(以下、VC)によるがん細胞の除去が、生理的な濃度の鉄イオン(以下、Fe²⁺)の存在によって特異的に阻害されることを発見しました。本研究成果は、米国の薬理学専門誌「Reactive Oxygen Species(ROS)」オンライン版に2020年8月25日に掲載されました(注2)。

【背景】
  VCは、特に高濃度でがん細胞に強い毒性があることが多数報告されています。数十グラム以上の還元型VCを血液に直接投入できる「高濃度ビタミンC点滴」(注3)は、外科手術や放射線療法、化学療法などの補助として用いられています。一方、血中におけるFe²⁺の生理的な濃度は30µM(マイクロモル)付近に制御されており、このような濃度のFe²⁺がVCによるがん細胞死に対してどのような作用を有するのかについては、明らかになっていません。

【目的】
  VCは最も有名な抗酸化剤であり、特にがん細胞に対して強い毒性効果を有します。これは、VCが細胞外マトリックスにおいて過酸化水素(以下、H₂0₂)を遊離し、逆に酸化毒性を誘導するためであると考えられています。Fe²⁺は、H₂0₂が最強の活性酸素といわれるヒドロキシラジカル(注3)を生成するフェントン反応(注4)を促進する触媒として作用し、がん細胞死を促進するという仮説があります。一方、Fe²⁺を不活性化することで、VCによる抗がん効果が増強されたとするマウス実験の結果(参考文献1)も報告されています。また、生体のFe²⁺濃度が30µM程度であるのに対し、一般に培養細胞で用いられる培養液のFe²⁺濃度は1µM程度であり、この差異がVCのがん細胞毒性を決定する要因である可能性が推察されます(図1)。本研究では、これらを踏まえVCによるがん細胞の除去に対してFe²⁺が作用するメカニズムについて、検証を行いました。

【成果】
  培養がん細胞を用いて検証したところ、Fe²⁺が存在しないときVCは濃度依存的な細胞毒性を誘導したのに対し、Fe²⁺濃度が10µM以上では全く毒性を示さず、生体中と同レベルの30µM程度ではVCの効果は殆ど消失することが確認されました(図2)。また、生理的な濃度のFe²⁺がH₂0₂の細胞死を促進するのか