関節軟骨細胞の機械刺激受容体の電気生理学的研究とcDNAクローニング

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12877222
• Research Institution: Shimane Medical University
• Principal Investigator: 越智 光夫 島根医科大学, 医学部, 教授 (70177244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 錦織 哲也 島根医科大学, 医学部, 助手 (00243436)
• Keywords: 関節軟骨 / 軟骨細胞 / 細胞内カルシウム / イオンチャンネル / 細胞内カルシウム振動 / 機械刺激受容体 / ATP / プリン受容体

Research Abstract

本年度我々は、組織内および細胞培養した軟骨細胞の細胞内カルシウムとイオンチャネルの性質を電気生理学的に検討した。
ウサギ膝から関節軟骨を採取し、カルシウム感受性蛍光色素、Fura-2AMを負荷して、細胞内カルシウムの動態を蛍光顕微鏡による画像処理とスポット測光で観察したところ、1分に1-2回、10秒程度持続する自発性細胞内カルシウム振動が軟骨細胞の30%程度に観察された。このカルシウム振動は隣接する細胞に伝搬しなかった。この現象は、関節軟骨の表層、中間層、深層に関わらず、全体で観察されるようである。ガラス棒で細胞に触れて機械刺激を与えると、刺激を受けた細胞の細胞内カルシウム増大が起こり、隣接する細胞にカルシウム波が伝わることが判明した。また、急激な圧力によっても細胞内カルシウムの増大が惹起された。さらに、1mM程度のUTPまたはATPを投与しても、同様のカルシウム応答が観察された。これらの現象は関節軟骨から単離して単層培養した軟骨細胞でも観察できた。
ホールセルクランプにより膜電位固定した培養軟骨細胞では、機械刺激に応答した2相性(内向きの後、外向き)の膜電流が観察された。また、細胞外液のATPをルシフェリン蛍光で測定し、UTPやブラディキニンの投与により、ATPの分泌が起こることも観察した。軟骨細胞にはP2Y2型プリン受容体が発現しており、関節の動きによる圧力変化を受容してカルシウム増大が起こり、さらに放出されたヌクレオチド三リン酸が傍分泌として隣接する細胞に作用していると考えられる。