自律神経末梢組織におけるペースメーカーの多様性と類似性:細胞内Caオシレーション機構の視点から

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15300134
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 中山 晋介 名古屋大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (30192230)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 総一郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 助手 (20324428) ; 伊藤 康 名古屋大学, 医学部附属病院, 助手 (80303650) ; 松原 達昭 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (30209598) ; 高木 都 奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (00033358) ; 鈴木 光 名古屋市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (80037548)
• Keywords: 自律神経 / ペースメーカー / c-Kit陽性間質細胞 / Caオシレーション

Research Abstract

心臓に限らず自律神経末梢各組織の運動は、それぞれ自律しており、この活動を神経が統合的に修飾するという共通の形式をとっている。本研究では、その中心となるペースメーカー機構を解明し、さらには自律神経末梢各組織における多様性や類似性を検討することを目的とする。
1)まず、マウス小腸の摘出筋層(筋層間神経叢含む)を細切した後、collagenaseなどの酵素処理によって100-300μm程度の細胞小塊を作成して培養した。この標本は3日から1週間程度自発性興奮を保っている。Dihydropyridine (DHP) Ca拮抗薬であるnifedipine存在下で見られるCaオシレーションは、ペースメーカー細胞であるCajalの間質細胞(=c-Kit陽性間質細胞)に由来することを確かめた。そして、薬物依存性から、このCaオシレーションでは、細胞内Ca遊離チャネルであるryanodine受容体、IP3受容体及び細胞外からのCa流入経路であるTRP familyチャネルが共同で働くことがわかった。また単離したc-Kit陽性細胞をRT-PCRした結果、ryanodine受容体では主にRyR3が発現し、FKBP12及びFKBP12.6とともに存在することが見つかった。
2)小腸だけでなく胃の摘出筋層からも培養細胞小塊標本を作成することに成功した。この標本のCaオシレーションにも、小腸のものと同様に、ryanodine受容体、IP3受容体及びTRP familyチャネルが重要な働きをすることが確かめられた。
3)手術で得られた十二指腸原発のCajal間質細胞の腫瘍(インフォームドコンセントにより同意)を酵素処理して培養した。この培養細胞の性質をpatch clamp, Ca測定、RT-PCR等の方法で調べた。

Research Products

• [Publications] NAKAYAMA, S.et al.: "Mechanisms for monovalent cation-dependent depletion of intracellular Mg^<2+>:Na^+ -independent Mg^<2+> pathways in guinea-pig smooth muscle."Journal of Physiology. 551. 843-853 (2003)
• [Publications] ITO, Y.et al.: "ATP release triggered by activation of the Ca^<2+> -activated K^+ channel in human airway Calu-3 cells."American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biolology. 30. 388-395 (2003)
• [Publications] UETANI, T., et al.: "Ca^<2+> -dependent modulation of intracellular Mg^<2+> concentration with amiloride and KB-R7943 in pig carotid artery."Journal of Biological Chemistry. 278. 47491-47497 (2003)
• [Publications] KAJIOKA, S.et al.: "Inward current oscillation underlying tonic contraction caused via ETA receptors in pig detrusor smooth muscle."American Journal of Physiology. 286. F77-F85 (2004)
• [Publications] AOYAMA, M.et al.: "Requirement of ryanodine receptors for pacemaker Ca^<2+> activity in ICC and HEK293 cells."Journal of Cell Science. (In press). (2004)
• [Publications] ISHIKAWA, T.et al.: "Characterization of in vitro gut-like organ formed from mouse embryonic stem cells."American Journal of Physiology. (In press). (2004)