一酸化炭素による細胞死誘導・保護作用の分子機構に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570382
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 上村 公一 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助手 (30244586)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 謙一 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40166947)
• Keywords: 一酸化炭素 / 虚血細 / 活性酸素 / ネクローシス / アポトーシス / カルシウム

Research Abstract

外来性あるいは内因性一酸化炭素(CO)は、NF-κBあるいはミトコンドリアのATP依存のK^+チャンネルにより、虚血またはリポ多糖類によって生起された障害から心筋と血管内皮を保護することが示されている。一方、ヘム酸素添加酵素(HO)-1は、COを生成し、細胞を保護する。私たちは、Ca^<2+>依存のプロテアーゼcalpainがα-fodrin蛋白質分解によって、低酸素下のラット心筋起源のH9c2細胞のネクローシスを促進することを示した。
本研究において、私たちは、COがL-タイプCa^<2+>チャンネルを通るCa^<2+>流入を抑制することにより、H9c2細胞の虚血細胞死を抑制するという初めての証拠を示した。
虚血はfluo-3蛍光によって検出される細胞内Ca^<2+>流入を増加させ、それは、L-タイプCa^<2+>チャンネル作動薬BAY K 8644によって増強された。また、色素排除法、LDH放出あるいはpropidium iodide浸透性の測定から、その細胞死はネクローシスであると確認した。
Ca^<2+>流入、Western blottingで示されるα-fodrin分解、虚血細胞死は、すべてCOあるいはL-タイプCa^<2+>チャンネル抑制剤ベラパミルによって抑制された。また、蛍光色素JC-1の測定により、虚血はミトコンドリアの膜電位の低下を引き起こすが、COまたはベラパミルは抑制することも見出した。
一方、虚血により、活性酸素種(ROS)生成は増加したが、COにより抑制されなかった。低酸素下ヘミン処理により、HO-1は誘導された。虚血によるCa^<2+>流入および細胞死は、HO-1誘導により抑制された。したがって、外来性あるいは内因性COは、L-タイプCa^<2+>チャンネルよるCa^<2+>流入を抑制、および、それによるcalpain活性化を抑制することにより虚血細胞死を抑制することが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] K.Uemura, S.Hoshino, K.Uchida, R.Tsuruta, T.Maekawa, K.Yoshida: "Hypothermia attenuates delayed cortical cell death and ROS generation following CO inhalation."Toxicology Letters. 145. 101-106 (2003)
• [Publications] 上村公一, 吉田謙一: "一酸化炭素中毒-基礎から臨床へ"日本医事新報. 4154. 23-28 (2003)