内在性抗脳虚血機構発現に関する研究-特に細胞膜機構・リセプタチャネル機構からのアプローチ

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06404055
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 下地 恒毅 新潟大学, 医学部, 教授 (30040158)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山倉 智宏 新潟大学, 医学部・附属病院, 助手 (80272847) ; 藤原 直士 新潟大学, 医学部・附属病院, 講師 (70181419) ; 熊西 敏郎 新潟大学, 脳研究所, 教授 (40018601) ; 福田 悟 新潟大学, 医学部, 助教授 (30116751)
• Keywords: 抗脳虚血 / 分子生物学 / NMDA受容体 / AMPA受容体 / MK-801 / ペントバルビタール / 虚血性神経細胞死

Research Abstract

本年度は内在性抗虚血機構との対比として、薬物の抗虚血機構について分子生物学的検索を行った。
グルタミン酸受容体は虚血性神経細胞死に関与することが示唆されていることから、虚血に対する神経細胞保護効果が示唆される薬物であるMK-801やペントバルビタールがグルタミン酸受容体のサブタイプであるNMDA受容体およびAMPA受容体に対してどのように作用するかを、分子生物学的手法により検索し、MK-801やペントバルビタールの抗虚血作用の機序を検討した。
NMDA受容体チャネルでは、4種類のεサブユニット(ε1,ε2,ε3,ε4)がチャネルの機能的性質を決定しており、ε1とε2サブユニットは、シナプス可塑性に関与し、ε3とε4サブユニットはシナプス伝達に関与すると考えられている。NMDA受容体の非競合的阻害剤であり、虚血による神経細胞死に対する抑制効果の認められているMK-801(dizocilpine)は、ε1とε2サブユニットから構成されるチャネルをε3とε4サブユニットから構成されるチャネルよりも強く抑制した。このことは、虚血性神経細胞壊死に関与するサブユニットは、シナプス可塑性への関与が示唆されるε1とε2サブユニットである可能性を示唆する。また、点突然変異の手法により、MK-801の作用部位はサブユニットの2番目の推定膜貫通領域に存在するアスパラギン残基であることが分かった。この部位はMg^<2+>によるチャネルの閉塞部位を構成しており、MK-801はこの閉塞部位に直接作用してNMDA受容体機能を抑制することが示唆された。
一方、従来より抗虚血作用を有すると考えられているペントバルビタールはAMPA受容体の作用を抑制することが分かった。点突然変異の手法により、その作用部位はAMPA受容体のα2サブユニットの2番目の推定膜貫通領域に存在するアルギニン残基であることが示された。2番目の推定膜貫通領域は、イオンチャネルの内壁を形成していると考えられるため、これらの薬物の抗虚血作用機械として、グルタミン酸受容体のチャネル閉塞機構の重要性が示唆された。

Research Products

• [Publications] T.Yamakura: "The seusitivity of AMPA-selective glutamate receptor channels to pentobarbital is determined by a simgls amino acid reside of the α2 subunit" FEBS Lett.374. 412-414 (1995)
• [Publications] T.Shimizu: "Role of Aδ afferent fibers in modulation of primary afferent inpust to the adult rat spinal cord" Brain Res.691. 92-98 (1995)
• [Publications] 山倉智宏: "麻酔薬とグルタミン酸受容体チャネル" 麻酔. 44. S121-S124 (1995)