バソプレシンニューロン細胞内塩化物イオンの高濃度維持機構とその生理学的意義の解明

• Project/Area Number: 18J40103
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: General physiology
• Research Institution: Akita University (2021); Fukuoka University (2018-2020)
• Principal Investigator: 佐藤(沼田) かお理 秋田大学, 医学系研究科, 助教
• Project Period (FY): 2018-10-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
• Keywords: カリウム-クロライド共輸送体 / ナトリウム-カリウム-クロライド－共輸送体 / バソプレシンニューロン / オキシトシンニューロン / バソプレシン / 容積調節 / Caチャネル / AVP分泌 / AVPニューロン / Cavチャネル / 自発的発火活動 / バソプレッシンニューロン / 分泌

Outline of Annual Research Achievements

AVP（バソプレシン）及びOXT（オキシトシン）ニューロンの細胞内Cl濃度の決定は、KCC2（K-Cl共輸送体）とNKCC1（Na-K-2Cl共輸送体）の活性バランスに起因する。Clを流入させるNKCC1の発現量が、AVPとOXTニューロンの間で同等であるものの、Clを流出させるKCC2の発現量がOXTニューロンに比べてAVPニューロンが低いため、細胞膜を介するClの差し引きからAVPニューロンの細胞内Cl濃度が高い事が知られている。
本年度は、AVPおよびOXTニューロンにおけるNKCC1の発現量について、リアルタイムPCR法を用いて検討した。その結果、NKCC1もKCC2と同様に両ニューロンで発現が確認されたが、OXTニューロンに比べてAVPニューロンにおける発現量が低い事が明らかになった。この結果は、これまでの報告と異なり、AVPニューロンにおける細胞内Clの細胞外への汲み入れもKCC2の発現と同様にOXTニューロンに比べて落ちている事を示唆した。
これらの結果と、昨年度に明らかにした、KCC2発現量がOXTニューロンに比べてAVPニューロンで著しく低下していたことを総合的に考察すると、AVPニューロンにおけるKCC2とNKCC1の遺伝子発現が共に低い事から、AVPニューロンにおける細胞内Cl濃度決定は、これら2つの発現量のみで決まるのではなく、他のClチャネル又はトランポーターも関与している可能性が示唆された。今後は、形質膜をClを透過させる他の膜たんぱく質の発現やKCC2とNKCC1の活性制御因子の探索について検討する必要がある。
また本年度は、形質膜をClを透過させる候補分子に関連した内容「2010年代に分子実体の一部が解明された、酸や低浸透圧で活性化する3種のClチャネル」を総説にまとめた。この論文は、Frontiers in Physiologyの国際雑誌に投稿し、受理された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Properties, Structures, and Physiological Roles of Three Types of Anion Channels Molecularly Identified in the 2010’s (2021)
  • Author(s): Okada Yasunobu、Sabirov Ravshan Z.、Merzlyak Petr G.、Numata Tomohiro、Sato-Numata Kaori
  • Journal Title: Frontiers in Physiology Volume: 12 Pages: 805148-805148
  • DOI: 10.3389/fphys.2021.805148
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Vasopressin Neurons Respond to Hyperosmotic Stimulation with Regulatory Volume Increase and Secretory Volume Decrease by Activating Ion Transporters and Ca2+ Channels (2021)
  • Author(s): Sato-Numata Kaori, Numata Tomohiro, Ueta Yoichi, Okada Yasunobu
  • Journal Title: Cellular Physiology and Biochemistry Volume: 55 Issue: S1 Pages: 119-134
  • DOI: 10.33594/000000342
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell Death Induction and Protection by Activation of Ubiquitously Expressed Anion/Cation Channels. Part 1: Roles of VSOR/VRAC in Cell Volume Regulation, Release of Double-Edged Signals and Apoptotic/Necrotic Cell Death (2021)
  • Author(s): Okada Yasunobu, Sabirov Ravshan Z., Sato-Numata Kaori, Numata Tomohiro
  • Journal Title: Frontiers in Cell and Developmental Biology Volume: 8 Pages: 614040-614040
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.614040
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Expression and functions of N-type Cav2.2 and T-type Cav3.1 channels in rat vasopressin neurons under normotonic conditions (2020)
  • Author(s): Sato-Numata Kaori, Numata Tomohiro, Ueta Yoichi, Okada Yasunobu
  • Journal Title: The Journal of Physiological Sciences Volume: 70 Issue: 1 Pages: 49-49
  • DOI: 10.1186/s12576-020-00775-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Herbal components of Japanese Kampo medicines exert laxative actions in colonic epithelium cells via activation of BK and CFTR channels (2019)
  • Author(s): Numata Tomohiro、Sato-Numata Kaori、Okada Yasunobu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 15554-15554
  • DOI: 10.1038/s41598-019-52171-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TRPM7 is involved in acid-induced necrotic cell death in a manner sensitive to progesterone in human cervical cancer cells (2019)
  • Author(s): Numata Tomohiro、Sato-Numata Kaori、Okada Yasunobu
  • Journal Title: Physiological Reports Volume: 7 Issue: 13
  • DOI: 10.14814/phy2.14157
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell Volume-Activated and -Correlated Anion Channels in Mammalian Cells: Their Biophysical, Molecular and Pharmacological Properties. (2019)
  • Author(s): Y. Okada, T. Okada, K.S. Numata, M.R. Islam, Y.A. Akatsuka, T. Numata, M. Kubo, T. Shimizu, R.S. Kurbannazarova, Y. Marunaka, and R.Z. Sabirov
  • Journal Title: Pharmacological Reviews Volume: 71 Issue: 1 Pages: 49-88
  • DOI: 10.1124/pr.118.015917
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Roles of volume-regulatory anion channels, VSOR and Maxi-Cl, in apoptosis, cisplatin resistance, necrosis, ischemic cell death, stroke and myocardial infarction (2019)
  • Author(s): Yasunobu Okada, Tomohiro Numata, Kaori Sato-Numata, Ravshan Z. Sabirov, Hongtao Liu, Shin-ichiro Mori, and Shigeru Morishima
  • Journal Title: Current Topics in Membranes Volume: 印刷中 Pages: 205-283
  • DOI: 10.1016/bs.ctm.2019.03.001
  • ISBN: 9780128177648
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Search for intracellular signals affecting the activity of acid-sensitive outwardly rectifying anion channel (ASOR) (2022)
  • Author(s): Kaori Sato-Numata, Tomohiro Numata, Yasunobu Okada
  • Organizer: 日本生理学会
• [Presentation] バソプレシンニューロンは高浸透圧刺激に対して分泌性容積減少（SVD）と調節性容積増加（RVI）という相反性容積応答をする (2021)
  • Author(s): 佐藤（沼田）かお理、沼田 朋大、上田 陽一、岡田 泰伸
  • Organizer: 第126回 日本解剖学会総会・全国学術集会, 第98回 日本生理学会大会
• [Presentation] Ni+感受性Ca2+チャネルはバソプレシンニューロンの細胞体/樹状突起からのエクソサイトーシス分泌に関与する (2020)
  • Author(s): 佐藤（沼田）かお理、沼田 朋大、上田 陽一、岡田 泰伸
  • Organizer: 第97回日本生理学会大会
• [Presentation] Sensitivity of voltage-dependent Ca2+ channels in rat AVP neurons to an anthranilic acid derivative (2019)
  • Author(s): Kaori Sato-Numata, Tomohiro Numata, Yoichi Ueta, Yasunobu Okada
  • Organizer: 第9回アジア・オセアニア生理学会連合大会＆第96回日本生理学会合同大会
  • Int'l Joint Research