2019 Fiscal Year Research-status Report
The mechanism of potassium-induced NCC regulation via Calcineurin
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19K23982
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
正田 若菜 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (10846059)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | カリウム / Na-Cl共輸送体 / Na/Ca交換輸送体 / カルシニューリン / カルシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、カリウム（K）によるカルシニューリン（CaN）を介したNa-Cl共輸送体（NCC）の制御機構を明らかにすることを目的とする。申請者は、これまでに高K急性期に、脱リン酸化酵素であるCaNが活性化して、NCCが脱リン酸化し、K排泄を促進することを示してきたが、このCaNの活性に必要な細胞内のCaの増加が、どのように引き起こされるのかは明らかになっていない。
申請者は、高K時には細胞内のCaが増加し、また細胞外Ca非存在下では、高K時のNCC脱リン酸化が見られないことを細胞実験およびex-vivo実験で確認している。細胞内Caの増加が、細胞外からの移行によると推察されるため、細胞膜に存在するCa輸送体NCX1に着目した。
NCX1が高K時のCa輸送に関与する可能性から、NCX1阻害薬であるSEA0400を用いて、HEK293細胞において、高K負荷時のNCC脱リン酸化が抑制されるか確認した。仮説どおりSEA0400投与によって高K時のNCC脱リン酸化は阻害された。さらにsiRNAによるNCX1のノックダウンを行った。NCX1ノックダウンによっても、高K時のNCC脱リン酸化が抑制されることを確認した。
続いて、マウスにSEA0400を投与し、高K負荷時のNCCの変化と尿中K排泄量を確認した。通常、高K負荷時に認められるNCCの脱リン酸化は、SEA0400投与マウスでは認められなかった。また、SEA0400投与マウスでは、尿中K排泄も抑制された。これらの結果は、高K負荷時のNCC脱リン酸化には、NCX1からのCaの細胞内への移行が関与することを示す重要な結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
HEK293細胞を用いた、NCX1阻害薬（SEA0400）によるNCX1阻害や、siRNAによるNCX1ノックダウン実験は、仮説を支持する結果となった。そこで、細胞実験で得た結果が生体においても示せるか確認するため動物実験に進んだ。マウスにおいても、高K負荷時に認められるNCCの脱リン酸化が、SEA0400投与により阻害されることや、SEA0400投与マウスでは、尿中K排泄が抑制されることを明らかにした。
高K負荷時のNCC脱リン酸化に、NCX1からのCaの細胞内への移行が重要な役割を果たすという仮説を、細胞実験および動物実験で検証することが出来、今年度の研究目標はおおむね順調進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
NCX1は通常ではNaの濃度勾配に従ってCaを細胞外へ排出するforward-modeをとり、脱分極などの特殊な状況下においてはreverse-modeとなりCaが細胞内へ流入する。電解質の変化によるNCXのモード選択は生体内で精密に行われており、細胞外Ca濃度は、NCXの制御に重要な因子の１つである。
これまでの実験において、NCX1が高K時のCa移行に関わる輸送体であることが示されたため、今後、細胞外のCa濃度が、高K時にNCXを介したNCCの制御機構に影響を与えるか検証する。細胞実験、ex-vivo実験では、細胞外Ca濃度による高K時のNCC制御への影響を調べる。
また、動物実験においては、低Ca状態のマウスでは、高K時にNCXがreverse-modeに変化せず、Caが細胞内に流入しないため、NCCの脱リン酸化が抑制されてK排泄遅延が起こりやすくなるのか検証する。さらに、NCX1ヘテロノックアウトマウスによる、高K時のCa, CaN, NCCの動態を検証する予定である。
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Research Products
(1 results)
