Tight junctionを介した唾液蛋白・水分泌制御と細胞内情報伝達

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14571751
• Research Institution: Tokyo Dental College
• Principal Investigator: 橋本 貞充 東京歯科大学, 歯学部, 助教授 (10201708)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下野 正基 東京歯科大学, 歯学部, 教授 (00085771) ; 嶋 香織 東京歯科大学, 歯学部, 助手 (10343526) ; 村松 敬 東京歯科大学, 歯学部, 講師 (00276982)
• Keywords: 唾液腺 / 外分泌 / 水分泌 / Tight junction / Isoproterenol / Carbachol / フリーズフラクチャーレプリカ / Aquaporin

Research Abstract

唾液分泌を介した生体制御機構の解明においては、Tight junctionを介して行われていると思われる、細胞間・細胞内経路を介した唾液蛋白質・水分泌機構を明らかにするとともに、膜の特徴を決定づけるフェンス機構と細胞極性、さらには、タイト結合蛋白を介して細胞膜直下の細胞質で起こる細胞内情報伝達機構を明らかにしていくことが極めて重要である。本研究では、唾液分泌の分子機構をTight junctionを「Key」として、形態的、機能的、遺伝子発現の面からアプローチして明らかにしていくことを目的とする。本年度の研究では、1)唾液腺におけるTight junction構成蛋白の局在とその機能を明らかにするために、ZO-family、Claudin-family、0cculdinを中心にして、ラットの正常顎下腺、耳下腺、舌下腺での局在、Isoproterenol、Carbachol刺激による変化を検討したところ、IPR/CCh刺激下の共焦点レーザー顕微鏡観察では、Tight junctionの形態が変化するとともに、ZOの局在が、分泌刺激後の細胞間分泌細管部のTight junctionの不規則な形態変化にともない細胞内局在がTight junction部から膜近傍の細胞質内へと移行しており、これら、Tight junction構成蛋白の細胞膜上あるいは細胞内での動態の変化が示唆された。これらの変化を検討するために、岡崎国立共同研究機構・生理学研究所・微小形態部門との共同研究で、液体ヘリウムを用いた急速凍結試料によるディープエッチング・フリーズフラクチャーレプリカ法を用いて、生きたままの状態の構造を直接、三次元的に観察したところ、細胞間分泌細管部のタイト結合を構成する膜内粒子の配列が不規則となり、フリーエンドやターミナルループの増加とともに、基底側に拡散する傾向が認められた。これらは、細胞膜直下に存在するアクチン線維と結合することから、分泌時の細胞骨格系のダイナミックな改変にともない、タイト結合のストランドを構成する膜蛋白の局在が変化することが示された。ラット耳下腺より分離精製した分泌穎粒を用いた実験系で、分泌顆粒膜および腺腔側あるいは基底側方膜の膜分画を分離し、これらの分画におけるAquaporinの存在を観察、検証し、western blotting上で、Aquaporin-5の分泌顆粒膜分画への局在を証明するとともに、凍結超薄免疫電顕法により超微形態的にも顆粒膜上の局在を証明し、Aquaporin-5が精製したラット耳下腺の分泌顆粒膜に明らかに局在することを見いだし、分泌顆粒の浸透圧調節に重要な役割を果たしている可能性を見いだした。

Research Products

• [Publications] Ochiai, S., Hashimoto, S.: "Acinar cell hypertrophy. Proliferation and cell death in rat submandibularglands induced buy long-term isoproterenol administration"Acta Histochem Cytochem. 35・5. 383-393 (2002)