2004 Fiscal Year Annual Research Report

心筋の内向き整流性カリウムチャネルの分子基盤の解明

Research Project

Project/Area Number	15590187
Research Institution	Saga University
Principal Investigator	柳圭子 (石原圭子) 佐賀大学, 医学部, 助教授 (70265990)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	頴原嗣尚佐賀大学, 医学部, 教授 (50037446)
Keywords	心筋 / イオンチャネル / カリウムイオン / 内向き整流カリウム電流 / マグネシウムイオン / ポリアミン / Kir2.1 / カリウム電流
Research Abstract	心筋細胞の内向き整流性カリウムイオン(K^+)チャネルを流れる外向き電流は、心筋活動電位の再分極最終相を担い、その電流振幅の変化は心筋活動電位の持続時間を変化させ、その減少により不整脈が誘発される。内向き整流性K^+チャネルを流れる外向き電流振幅は、細胞内のポリアミンやマグネシウムイオン(Mg^<2+>)によるチャネル孔の膜電位依存性ブロックにより厳密に制御されているがその詳細なメカニズムは解っていない。我々は心筋細胞の内向き整流性K^+チャネルサブユニットをコードする遺伝子Kir2.1を293T細胞に導入し、膜電位固定下にパッチ膜を流れるKir2.1チャネル電流の細胞質側のポリアミンやMg^<2+>によるブロックを詳細に調べた。その結果単一の遺伝子から発現したチャネル蛋白にもかかわらず、ポリアミンやMg^<2+>によるブロック対する感受性が異なる2種類のチャネルが存在し、その存在比率が細胞質側のポリアミンとチャネルとの(ブロックとは異なる)相互作用により変化しうる事を見出した。実験結果をもとにKir2.1チャネル電流振幅の膜電位依存性を、ポリアミンやMg^<2+>濃度の関数式によって定量的に再現する数学モデルを作成したところ、心筋の内向き整流性K^+チャネルの外向き電流は主にブロックに対する感受性の低い比較的少数のチャネルを流れ、Mg^<2+>はブロック感受性の強いチャネルを選択的にブロックする事によって再分極中に流れる外向き電流を一過性及び持続性に増大させるという結論を得た。また心室筋と心房筋の内向き整流性K^+チャネル電流の差異の要因を調べ、これが細胞内ポリアミン濃度の違いによるという新知見を得た。これらの成果は心臓不整脈の原因究明に寄与するものであり、数学モデルの作成は心臓機能を再現するコンピューターモデルの完成にむけて重要な成果であると考える。研究結果は3編の論文として学術誌に発表した。