2018 Fiscal Year Annual Research Report

Cell Sensors in Nasal Mucosal Epithelial Cells

Research Project

Project/Area Number	17K16950
Research Institution	University of Occupational and Environmental Health, Japan
Principal Investigator	大淵豊明産業医科大学, 医学部, 講師 (00412651)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords	鼻科生理学 / 鼻腔粘膜 / 有毛上皮細胞 / 線毛運動 / ATP / pannexin-1 / イオンチャネル / TRPV1
Outline of Annual Research Achievements	鼻腔は呼吸の際に外気と初めて接触する粘膜で覆われており、鼻腔粘膜は常に温度や湿度の変化に暴露されている。本課題では、そのような鼻腔粘膜細胞が外部環境の変化に対してどのような反応を示すのか、単一細胞レベルでのセルセンサー検索と位置付けて研究した。まず、鼻腔粘膜細胞が外気温の変化にどのような反応を示すのかを調べた。高温度受容体であるTRPV1 agonistであるcapsaicin刺激により、ラット鼻腔粘膜組織から細胞外へ放出されるATPが増加することを明らかにした。一方、TRPV2、および低温受容体であるTRPM8とTRPA1のagonistを投与してもATP放出増加はみられなかった。次に、ラット鼻腔粘膜から単離した単一上皮細胞からパッチクランプ法を用いて電気記録を行い、電気生理的にTRPV1とPannexin-1とが機能連関していることを示した。Capsaicin投与によるATPの放出はPannein-1を経由しており、細胞外に放出されたATPは、鼻腔粘膜の多列円柱上皮細胞の線毛運動の活動性に関与することを明らかとした。続いて、capsaicin投与で、細胞のapical sideが収縮することを見出した。この現象はTRPV1 blockerやPannexin-1 antagonist存在下ではみられなかった。陰イオンであるATP-がPannexin-1を経由して細胞外へ放出される際に、水も同時に放出されていることを示唆する所見と考えられた。線毛運動を効率よく行うために、Pannexin-1は陰イオンバランスを介して線毛周囲のliquidを保つ作用も有している可能性がある。以上の結果は、米国科学誌であるChannels誌と欧州科学誌であるEuropean Archives of Oto-Rhino-Laryngology誌においてそれぞれ報告した。