気道構成細胞内情報伝達におけるIP_3とCADPRの役割分担の解明。

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07670650
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐々木 司 東北大学, 医学部・附属病院, 助手 (10241598)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高澤 伸 東北大学, 医学部, 助教授 (50187944)
• Keywords: イノシトール三リン酸 / サイクリックADPリボース / カルシウム / CFTR / 肺胞マクロファージ / 慢性気管支炎 / イオン輸送 / イオンチャンネル

Research Abstract

肺胞マクロファージのシグナル伝達経路におけるサイクリックADPリボース(cADPR)の関与。気管支肺胞洗浄により得られたラット肺胞Mφを材料とし、パッチクランプ法と分子生物学的手法により次のことを明らかにした。(1)肺胞MφはATPに反応して、細胞内遊離のカルシウム(Ca^<2+>)に依存するカリウムイオン(K^+)電流(I_K)を発生した。(2)細胞内にイノシトール三リン酸(IP_3)またはcADPRを投与したところ、いずれに対してもMφは一過性のI_Kを発生した。しかし、IP_3を投与したMφはATPにも反応してI_Kを発生させたが、細胞内cADPR投与により一度反応した細胞は引き続く細胞外ATPには反応しなかった。cADPR拮抗剤8-amino-cADPRを前投与したMφはATPに反応しなかった。(3)RT-PCRにより肺胞MφはcADPRの合成・分解酵素であるCD38のmRNAを発現した。また、肺胞MφのホモジネートはcADPRを合成・分解する酵素活性を示した。-以上より、ラット肺胞MφのATPに対する反応にはcADPRがセカンドメッセンジャーとして機能していることが示された。
家兎気管支炎モデル気道上皮に出現する特異的電流。亜硫酸ガス曝露気管支炎モデルウサギを材料に、電気生理学的および分子生物学的手法により次のことを明らかにした。(1)モデル上皮は、正常に比して有意な電気抵抗の増加と基礎電流値の低下および管腔側陰性の電位差の顕著な増大を示した。(2)細胞外ATP、イソプロテレノール及びアデノシンに対して気管支炎モデルは正常には認められなかった新たな塩素イオン電流を発生した。(3)気管支炎上皮はNorthern blot analysisにより強いCFTRmRNAの発現を示し、免疫組織染色により、モデル上皮細胞内にCFTR蛋白の明瞭な発現を認めた。-健常ヒト気道上皮においてCFTRは光顕レベルでは上皮細胞そのものにはほとんど認められないことが明らかにされている。本研究で示された気管支炎モデル上皮におけるCFTRの遺伝子及び蛋白さらに機能の発現は、炎症性気道上皮の基本的な病態を明らかにするものである。

Research Products

• [Publications] N. Iwase, T. Sasaki, et al.: "Signature current of SO_2-induced bronchitis in rabbit." Journal of Clinical Investigation. 99(7)(in press). (1997)
• [Publications] S. Ebihara, T. Sasaki, et al.: "Role of Cyclic ADP-ribose in ATP-activated potassium currents in alveolar macrophage." Journal of Biological Chemistry. (in press). (1997)
• [Publications] T. Sasaki, S. Shimura, et al.: "Cyclic ADP-ribose, a novel Ca^<2+>-mobilizing second messenger, operates in airway gland acinar cells in vitro." Journal of Clinical Investigation Revision invited.
• [Publications] M. Satoh, M. Yamaya, et al.: "Isoproterenal augments ATP-evoked Cl^- secretion across canine tracheal epithelium." Respiration Physiology. 99. 13-18 (1995)
• [Publications] S. Shimura, T. Sasaki, et al.: "Extracellular ATP regulation of feline tracheal submucosal gland secretion." American Journal of Physiology. 267. L159-L164 (1994)
• [Publications] T. Sasaki, S. Shimura, et al.: "Apically localized IP_3 receptors control chloride current in airway gland acinar cells." American Journal of Physiology. 267. L152-L158 (1994)