内耳聴覚機能におけるカリウムイオン循環の解析とその破綻による疾患の解明

聴覚は生物が生命活動を営むため不可欠な感覚である。音情報を受容するため高度に分化した器官が内耳蝸牛である。日本では、多くの内耳性聴覚・平衡覚障害患者が存在しており、効果ある治療法の開発が急務であるが、その基盤となる基礎研究も含めて、殆ど進んでいない。本研究では、内耳機能に必須である、蝸牛内リンパ液の高K^+・高電位の成立機構における分子基盤の解明と、それらの統合的機能連関を多彩な方法を駆使して解明することを目指した。特に、蝸牛内リンパ液のイオン・電位環境成立に中心的役割を果たしているK+循環システムに焦点を当てて研究を推進した。蝸牛のK^+循環は、血管条という上皮組織と、螺旋靭帯と呼ばれるFibrocyteを含む結合組織からなる、蝸牛側壁を介して行われることが提唱されている。具体的に、本研究においては、蝸牛側壁に発現するK^+輸送装置の新たな同定や、側壁を構成する細胞のイオン・電位環境の評価とその成立機構の解析を行い、以下の成果を得た。(1)胃プロトンポンプが血管条に発現し、内リンパ液高電位の成立機序に深く関わることを、新たに見出した。(2)螺旋靭帯に発現するK^+チャネルKir5.1のKOマウスを作成したが、際立った難聴や平衡障害は認められなかった。(3)内リンパ液高電位の根源と考えられる血管条内のイオン・電位環境を測定するため、イオン電極測定法を確立し、低酸素などの種々の病的負荷において血管条内のK^+濃度がダイナミックに変化し、電位もそれに呼応して大きく低下することを明らかにした。同時に蝸牛側壁の各コンパートメントを作る細胞の細胞内K^+濃度や電位もほぼ正確に測定することができ、K^+循環システムと高電位成立の関係のin silicoシミュレーションの土台を構成した。

聴覚は生物が生命活動を営むため不可欠な感覚である。音情報を受容するため高度に分化した器官が内耳蝸牛である。日本では、多くの内耳性聴覚・平衡覚障害患者が存在しており、効果ある治療法の開発が急務であるが、その基盤となる基礎研究も含めて、殆ど進んでいない。本研究では、内耳機能に必須である、蝸牛内リンパ液の高K^+・高電位の成立機構における分子基盤の解明と、それらの統合的機能連関を多彩な方法を駆使して解明することを目指した。特に、蝸牛内リンパ液のイオン・電位環境成立に中心的役割を果たしているK+循環システムに焦点を当てて研究を推進した。蝸牛のK^+循環は、血管条という上皮組織と、螺旋靭帯と呼ばれるFibrocyteを含む結合組織からなる、蝸牛側壁を介して行われることが提唱されている。具体的に、本研究においては、蝸牛側壁に発現するK^+輸送装置の新たな同定や、側壁を構成する細胞のイオン・電位環境の評価とその成立機構の解析を行い、以下の成果を得た。(1)胃プロトンポンプが血管条に発現し、内リンパ液高電位の成立機序に深く関わることを、新たに見出した。(2)螺旋靭帯に発現するK^+チャネルKir5.1のKOマウスを作成したが、際立った難聴や平衡障害は認められなかった。(3)内リンパ液高電位の根源と考えられる血管条内のイオン・電位環境を測定するため、イオン電極測定法を確立し、低酸素などの種々の病的負荷において血管条内のK^+濃度がダイナミックに変化し、電位もそれに呼応して大きく低下することを明らかにした。同時に蝸牛側壁の各コンパートメントを作る細胞の細胞内K^+濃度や電位もほぼ正確に測定することができ、K^+循環システムと高電位成立の関係のin silicoシミュレーションの土台を構成した。