2016 Fiscal Year Research-status Report
麻酔薬・鎮痛薬の作用機序におけるGs、Gi蛋白共役型受容体の果たす役割の解析
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15K10522
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
南 浩一郎 自治医科大学, 医学部, 講師 (70279347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上園 保仁 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 分野長 (20213340)
宮野 加奈子 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, 研究員 (50597888)
横山 徹 自治医科大学, 医学部, 助教 (80425321)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 鎮痛薬 / 麻酔薬 / Gs結合型GPCR / Gi結合型GPCR / フェンタニル / モルヒネ / ヒドロモルフォン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鎮痛薬・麻酔機序において特に疼痛メカニズムに関与するG蛋白共役型受容体(GPCR)は、その解明のために極めて重要な機能蛋白であるが、Gs結合型およびGi結合型GPCRに対する作用はほとんど解明されていない。
今回の研究ではアフリカツメガエル卵母細胞発現系や培養後根神経節細胞を用いてGs蛋白あるいはGi蛋白とGq蛋白とのキメラG蛋白を結合したRNAを発現させ、①Gs結合型GPCR（βアドレナリン受容体、ドーパミン受容体）への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析②Gi結合型GPCR(α1アドレナリン受容体、α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行い、さらにこれらに対する④Protein Kinase Cなどの細胞内リン酸化酵素の関与を解析した。更に⑤α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体のホモマーGPCR、ヘテロマーGPCRに対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行う。以上によりGPCRへの薬理作用を総合的に解析した。
また、発展的な実験として医療用麻薬ヒドロモルフォンのオピオイドシグナリングについて他の医療用麻薬と比較した。その結果フェンタニル、ヒドロモルフォン、モルヒネ、オキシコドンは濃度依存的に電気抵抗値を上昇させ、そのEC50値はフェンタニル＜ヒドロモルフォン＜モルヒネ＜オキシコドンの順であった。また、全て濃度依存的にcAMP量を抑制した。加えて、フェンタニルおよびヒドロモルフォンは有意なORの細胞内陥入が認められる一方、モルヒネおよびオキシコドンでは有意な細胞内陥入が観察されなかった。各種医療用麻薬はそれぞれ異なるオピオイドシグナリングを示すことが明らかとなった。なかでも、オピオイド受容体の細胞内陥入に関して、新規医療用麻薬であるヒドロモルフォンはフェンタニルと類似した作用を示すことが示唆する知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
アフリカツメガエル卵母細胞発現系や培養後根神経節細胞を用いてGs蛋白あるいはGi蛋白とGq蛋白とのキメラG蛋白を結合したRNAを発現させ、①Gs結合型GPCR（βアドレナリン受容体、ドーパミン受容体）への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析②Gi結合型GPCR(α1アドレナリン受容体、α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行い、さらにこれらに対する④Protein Kinase Cなどの細胞内リン酸化酵素の関与を解析した。その結果、麻酔薬の多くがこれらの受容体へ影響することを確認できた。
また、これらと並行して解析を行ってきた医療用麻薬ヒドロモルフォンのオピオイドシグナリングについて研究が進捗を見せている。その結果フェンタニル、ヒドロモルフォン、モルヒネ、オキシコドンは濃度依存的に電気抵抗値を上昇させ、そのEC50値はフェンタニル＜ヒドロモルフォン＜モルヒネ＜オキシコドンの順であった。また、全て濃度依存的にcAMP量を抑制した。加えて、フェンタニルおよびヒドロモルフォンは有意なORの細胞内陥入が認められる一方、モルヒネおよびオキシコドンでは有意な細胞内陥入が観察されなかった。各種医療用麻薬はそれぞれ異なるオピオイドシグナリングを示すことが明らかとなった。なかでも、オピオイド受容体の細胞内陥入に関して、新規医療用麻薬であるヒドロモルフォンはフェンタニルと類似した作用を示すことが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はProtein Kinase Cなどの細胞内リン酸化酵素が関与の解明するためにアフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いて各受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の影響が細胞内リン酸化酵素阻害薬(GF109203X)によって抑制されるかどうかを確認する。また、培養後根神経節細胞を用いたGPCRに対する麻酔薬・鎮痛薬の影響を解析する。培養後根神経節細胞にはサブスタンスP受容体など多くのGq結合型GPCRが存在する。これに対して麻酔薬、鎮痛薬が抑制するかどうかを細胞内Ca2+動態(Ca2+測定装置は現有)で観察する。さらに、これらと並行して医療用麻薬ヒドロモルフォンのオピオイドシグナリングについて研究を進める。現在までにオピオイド受容体の細胞内陥入に関して、新規医療用麻薬であるヒドロモルフォンはフェンタニルと類似した作用を確認しているが、これがどのような機序で差が出ているのかを解析する予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度は今までの実験に対する出費は少なく、たの研究資金から融通したために残金がかなり残ってしまった。来年度はこれらの剣を反省して、適正使用に心がけたい。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験動物（アフリカツメガエル，ラット）、餌、飼育費、麻酔薬、鎮痛薬、実験試薬、分子生物学試薬（制限酵素）
培養器具（培養皿、培養液、培養用子牛血清）、データ保存用メディアに対してほぼ７０万円の予算を計上している。また、セルキー用のシャーレが高額なために、残りをこれらに当てて行く予定である。
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