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

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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。