カルシウムイオンによる細胞容積調節制御のメカニズム

多くの細胞は浸透圧環境変化に対して細胞容積調節で応じる。低張条件下におかれた細胞は物理的に膨張した後に「調節性収縮」を、高張下では物理的収縮の後に「調節性膨張」を示す。本研究ではこれらの容積調節への細胞内Ca^<2+>の関与とその分子機構を解明することを目的としている。培養小腸上皮細胞の「調節性収縮」過程において、(1)二相性細胞内Ca^<2+>濃度増が伴われること、(2)この細胞内Ca^<2+>動員が本容積調節機構に不可欠の役割を果たしていること、(3)その原因の一つはこのCa^<2+>増が容積調節性K^+イオンチャネルの活性化をもたらすことによること、しかし(4)このCa^<2+>増は容積調節性Cl-温チャネル活性化には関与しないこと等をこれまで明らかにした。そこで、本年度の研究は、(1)この「調節性収縮」時のCl^-チャネルの活性化は二相性増のあいだに挟まれた一過性Ca^<2+>減によりもたらされるのか?(2)この容積調節性Ca^<2+>動員のメカニズムは何か?などの疑問に答えることを目的として行われた。細胞外Ca^<2+>濃度を細胞内と同じレベルにまで減少させると低張負荷時の二相性Ca^<2+>増加は消失した。K^+チャネル及びCl^-チャネル電流の活性化を無視しうる条件下でバッチクランプ全細胞電流記録を行うと、低張負荷によって細胞外からのCa^<2+>流入にもとづく内向き電流の活性化が世界ではじめて観察された。伸展感受性イオンチャネルの阻害剤Gd^<3+>によりこの内向き電流も細胞内Ca^<2+>増加も抑制された。Ca-induced Ca release機構阻害剤(ryanodine,adenine,procaine)の投与によって第二相目Ca^<2+>増のみが抑制された。従って、容積調節性Ca^<2+>動員の第一相目は伸展感受性Ca透過性イオンチャネルを介するCa^<2+>流入に、第二相目はCa-induced Ca release機構によることが結論された。ionomycinで細胞内Ca^<2+>濃度を高いレベルに維持しても容積調節性Clチャネルの開口は発生し、一過性Ca^<2+>減もまたこのCl^-チャネル活性化因子ではないことが明かとなった。

多くの細胞は浸透圧環境変化に対して細胞容積調節で応じる。低張条件下におかれた細胞は物理的に膨張した後に「調節性収縮」を、高張下では物理的収縮の後に「調節性膨張」を示す。本研究ではこれらの容積調節への細胞内Ca^<2+>の関与とその分子機構を解明することを目的としている。培養小腸上皮細胞の「調節性収縮」過程において、(1)二相性細胞内Ca^<2+>濃度増が伴われること、(2)この細胞内Ca^<2+>動員が本容積調節機構に不可欠の役割を果たしていること、(3)その原因の一つはこのCa^<2+>増が容積調節性K^+イオンチャネルの活性化をもたらすことによること、しかし(4)このCa^<2+>増は容積調節性Cl-温チャネル活性化には関与しないこと等をこれまで明らかにした。そこで、本年度の研究は、(1)この「調節性収縮」時のCl^-チャネルの活性化は二相性増のあいだに挟まれた一過性Ca^<2+>減によりもたらされるのか?(2)この容積調節性Ca^<2+>動員のメカニズムは何か?などの疑問に答えることを目的として行われた。細胞外Ca^<2+>濃度を細胞内と同じレベルにまで減少させると低張負荷時の二相性Ca^<2+>増加は消失した。K^+チャネル及びCl^-チャネル電流の活性化を無視しうる条件下でバッチクランプ全細胞電流記録を行うと、低張負荷によって細胞外からのCa^<2+>流入にもとづく内向き電流の活性化が世界ではじめて観察された。伸展感受性イオンチャネルの阻害剤Gd^<3+>によりこの内向き電流も細胞内Ca^<2+>増加も抑制された。Ca-induced Ca release機構阻害剤(ryanodine,adenine,procaine)の投与によって第二相目Ca^<2+>増のみが抑制された。従って、容積調節性Ca^<2+>動員の第一相目は伸展感受性Ca透過性イオンチャネルを介するCa^<2+>流入に、第二相目はCa-induced Ca release機構によることが結論された。ionomycinで細胞内Ca^<2+>濃度を高いレベルに維持しても容積調節性Clチャネルの開口は発生し、一過性Ca^<2+>減もまたこのCl^-チャネル活性化因子ではないことが明かとなった。