局所麻酔薬副作用の分子機構:運動蛋白質1分子レベルでの解明

局所麻酔薬には本来の神経遮断作用以外に様々な副作用が報告されているが、その作用機序はいずれも不明である。これら副作用には、ミオシン・キネシン・ダイニンといった細胞内運動蛋白質が共通して関わっている。したがって、局所麻酔薬がこれら運動蛋白質の運動能を直接阻害することを示し得たならば、種々の副作用の機序を一元的に解明できる可能性がある。本研究では局所麻酔薬による神経細胞の軸索輸送阻害作用に注目した。局所麻酔薬は神経細胞の早い軸索輸送を用量依存性・可逆的に抑制することが知られている。軸索輸送は、被輸送小胞に結合した運動蛋白質キネシンが、ATP加水分解のエネルギーを用いて微小管に沿って滑り運動することにより行われる。我々は、キネシン-微小管系のin vitro 運動再構成モデル(多分子系及び1分子系)を用い、局所麻酔薬がキネシン運動能に与える直接作用を検討した。1.In vitro motility assayの系にて、局所麻酔薬(テトラカイン・リドカイン)はある閾値をもって、キネシンに沿った微小管の滑り運動を可逆的に停止させた。リドカインの常時荷電型QX-314もリドカインと同様の作用を示したことから、この作用は局所麻酔薬の荷電型によるものと考えられた。2.1分子運動アッセイの系にて、局所麻酔薬テトラカインは個々のキネシン分子の運動(微小管上の滑走距離)を用量依存性に抑制した。3.キネシン ATPase活性は局所麻酔薬により影響を受けなかったことから、局所麻酔薬はキネシンの運動サイクルのうちATP加水分解以降の過程を阻害することが示された。本研究でキネシン運動能を抑制した局所麻酔薬濃度は、これまで神経細胞の軸索輸送を阻害すると報告されている濃度とよく一致した。したがって、局所麻酔薬による神経細胞の軸索輸送阻害作用は、キネシン運動能の直接阻害によるものであることが明らかとなった。

局所麻酔薬には本来の神経遮断作用以外に様々な副作用が報告されているが、その作用機序はいずれも不明である。これら副作用には、ミオシン・キネシン・ダイニンといった細胞内運動蛋白質が共通して関わっている。したがって、局所麻酔薬がこれら運動蛋白質の運動能を直接阻害することを示し得たならば、種々の副作用の機序を一元的に解明できる可能性がある。本研究では局所麻酔薬による神経細胞の軸索輸送阻害作用に注目した。局所麻酔薬は神経細胞の早い軸索輸送を用量依存性・可逆的に抑制することが知られている。軸索輸送は、被輸送小胞に結合した運動蛋白質キネシンが、ATP加水分解のエネルギーを用いて微小管に沿って滑り運動することにより行われる。我々は、キネシン-微小管系のin vitro 運動再構成モデル(多分子系及び1分子系)を用い、局所麻酔薬がキネシン運動能に与える直接作用を検討した。1.In vitro motility assayの系にて、局所麻酔薬(テトラカイン・リドカイン)はある閾値をもって、キネシンに沿った微小管の滑り運動を可逆的に停止させた。リドカインの常時荷電型QX-314もリドカインと同様の作用を示したことから、この作用は局所麻酔薬の荷電型によるものと考えられた。2.1分子運動アッセイの系にて、局所麻酔薬テトラカインは個々のキネシン分子の運動(微小管上の滑走距離)を用量依存性に抑制した。3.キネシン ATPase活性は局所麻酔薬により影響を受けなかったことから、局所麻酔薬はキネシンの運動サイクルのうちATP加水分解以降の過程を阻害することが示された。本研究でキネシン運動能を抑制した局所麻酔薬濃度は、これまで神経細胞の軸索輸送を阻害すると報告されている濃度とよく一致した。したがって、局所麻酔薬による神経細胞の軸索輸送阻害作用は、キネシン運動能の直接阻害によるものであることが明らかとなった。