機械受容チャネルの構造と機能:細胞体積調節における役割

机械敏感通道的结构和功能：在细胞体积调节中的作用

• 批准号: 09257220
• 负责人: 曽我部 正博
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09257220/
• 关键词: 機械受容チャネル; A6細胞; 細胞内Ca^<2+>; 全細胞電流; RVD; 低浸透圧刺激

本研究の大目標は、機械受容チャネルの分子実体を求めることと、細胞機能における生理的役割を明らかにすることにある。本年度は主として後者の研究を進めた。具体的には低浸透圧刺激に対する腎上皮由来のA6細胞の体積調節機構(Regulatory Volume Decrease,RVD)におけ機械受容チャネルの関わりと、その下流のシグナリング機構について検討した。方法としてはレーザ共焦点顕微鏡とパッチクランプを組み合わせて用い、低浸透圧刺激中の細胞体積と細胞内Ca^<2+>、および全細胞電流の関係を分析して以下の結果を得た。1)低張液刺激に対して、細胞体積の急激な膨脹と引き続く減少(RVD)が見られると同時に、2)機械受容チャネルの活性化による、細胞内Ca^<2+>の急速で一過的な上昇と引き続くプラトー相がみられた。さらにやや遅れて、3)全細胞電流の上昇と引き続く減少が見られた。4)この電流は外向きのK電流とCl電流から成り、Na電流の寄与はほとんど無視できた。5)このK電流とCl電流は互いに依存関係にあり、一方を抑制すると、他方も抑制された。また細胞内Ca^<2+>の上昇を抑制すると、これらの電流は抑制された。7)これらの電流を抑制すると、RVDは完全に抑制されたが、細胞内Ca^<2+>の上昇は抑制されなかった。以上の結果をまとめると、A6細胞におけるRVDのシグナリングカスケードでは、<低浸透圧刺激→細胞膨脹→機械受容チャネルの活性化→細胞内Ca^<2+>の上昇→KチャネルとClチャネルの活性化→KClの外向き流の増加→細胞内水の外向き流増加→RVD>であることが示唆された。この結果によって機械受容チャネルが細胞の体積調節において、細胞内Ca^<2+>動員を介して明瞭な生理的役割を持つことが明らかとなった。

The main purpose of this study is to investigate the molecular mechanism of cell function and physiological mechanism. This year's study of the latter has advanced. Specifically, the Regulatory Volume decrement (RVD) of renal epithelial-derived A6 cells in response to low osmotic pressure stimulation was investigated in relation to mechanical tolerance and downstream regulation mechanisms. Methods: The relationship between cell volume, intracellular Ca^<2+> and whole-cell current in medium and low osmotic pressure stimulation was analyzed by confocal microscopy. The following results were obtained 1)Hypotonic stimulation is associated with rapid expansion and reduction of cell volume (RVD), and 2) activation of mechanical tolerance, and rapid increase of intracellular Ca^<2+>. 3) Whole cell current increases and decreases. 4) The current is outward and K current is outward and Cl current is outward and Na current is outward. 5) K current and Cl current are interdependent, one side is suppressed, the other side is suppressed. The increase of intracellular Ca^<2+> was inhibited, and the current was inhibited. 7) The current is inhibited, RVD is completely inhibited, and the increase of intracellular Ca^<2+> is inhibited. The above results show that the RVD in A6 cells is stimulated by low osmotic pressure → cell expansion → activation of mechanical culture → increase of intracellular Ca^<2+> → activation of KCl culture → increase of outward flow of KCl → increase of outward flow of intracellular water →RVD>. As a result, the mechanism of cell volume regulation, intracellular Ca^<2+> mobilization, and physiological regulation were clarified.

项目成果

Qi Z., Sokabe,M.: "Dynamic properties of individual water molecules in a hydrophobic pore lined with acyl chains : a molecular dynamics study." Biophys Chem. (in press).

Qi Z.，Sokabe，M.：“内衬酰基链的疏水孔中单个水分子的动态特性：分子动力学研究。”

Naruse,K., Yamada,T. Sokabe,M.: "Involvement of SA channels in orienting response of cltured endothelial cells to cyclic stretch." Am,J.Physiol.(in press).

成濑，K.，山田，T.

Sokabe,M., Nunogaki,K. & Naruse,K.: "Stretch activated ion channels:Single channel vs.whole cell responses" Progr Cell Res.6. 139-149 (1997)

索卡部，M.，布垣，K.

Sokabe,M., Auerbach,A., Sigworth,F. (Eds): ""Towards Molecular Biophysics of Ion Channels"" Elsevier Sci BV,Amsterdam,Netherland, 307 (1997)

索卡贝，M.，奥尔巴赫，A.，西格沃斯，F.

Suzuki,M., Naruse,K., Asano,Y., Okamoto,T., Nishikimi,N., Sakurai,Y., Nimura,Y., Sokabe,M.: "Up-regulation of integrin β3 expression by cyclic stretch in human umbilical endothelial cells." Biochem.Biophys.Res.Com.239. 372-376 (1997)

Suzuki, M.、Naruse, K.、Asano, Y.、Okamoto, T.、Nishikimi, N.、Sakurai, Y.、Nimura, Y.、Sokabe, M.：“循环上调整合素 β3 表达人脐带内皮细胞的拉伸。” Biochem.Biophys.Res.Com.239. 372-376 (1997)