尿細管のプロトン／脂溶性カチオン対向輸送系の分子実体と生理的意義

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K06764
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 橋本 征也 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (90228429)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 脂溶性カチオン / キニジン / ジフェンヒドラミン / ピリラミン / 尿細管分泌

Outline of Annual Research Achievements

申請者は、イヌ腎上皮由来MDCK細胞において、脂溶性カチオンであるキニジンがプロトンとの対向輸送によって取り込まれ、また排出方向にも輸送されることを 2016年に世界に先駆けて報告した。その後の検討から、この脂溶性カチオンの尿細管細胞における細胞輸送は、脂溶性カチオンによって特異的に阻害を受けるものの、水溶性カチオ ンによって阻害を受けないことから、水溶性カチオンに対する側底膜のOCTや刷子縁膜のMATEとは異なる輸送系によって媒介されると考えられた。また申請者 は、キニジンやビソプロロールが、ブタ腎上皮LLC-PK1細胞の惻底膜に比べ冊子縁膜において、プロトン/脂溶性カチオン対向輸送系によって強く認識されると いう結果、およびビソプロロールのラットにおける尿細管の分泌が尿のpHによって顕著に影響を受けるとの知見を得た。さらにこのプロトン/脂溶性カチオン対 向輸送系は、ヒト腎上皮由来のHEK293細胞にも発現していることを明らかにするとともに、基質認識性を検討した結果、脂溶性カチオンの脂溶性(logD値)と極 性表面積(PSP値)に相関することを明らかにした。上記の知見から申請者は、プロトン/脂溶性カチオン対向輸送系の分子実体は、タンパク質であるトランスポーターでは無く、腎上皮細胞の刷子縁膜に多く存在 する酸性リン脂質が少なくとも一部関わっていると考えた。
今回、LLC-PK1細胞にP-糖タンパク質を過剰発現させたLLC-GA5-COL150細胞を用いた取り込み実験から、ジフェンヒドラミとンピリラミンは、P-糖タンパク質の基質ではないことを明らかにするとともに、ラットの定型クリアランス実験から有意に尿細管分泌を受けるとを示した。従って、P-糖タンパク質に比べ、プロトン/脂溶性カチオン対向輸送系が、脂溶性カチオンの尿細管分泌に対して主に関与すると考えられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでの知見から申請者は、プロトン/脂溶性カチオン対向輸送系の分子実体は、タンパク質であるトランスポーターでは無く、腎上皮細胞の刷子縁膜に多く存在 する酸性リン脂質が少なくとも一部関わっていると考えた。しかし、ホスファチジルセリンを含むホスファチジルコリンのリポソームでは、脂溶性カチオンの取 り込みに、極性表面積(PSP値)との間に有意な相関が認められなかった。そこで、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリンに加え、ホスファチジルエタノール アミン、スフィンゴミエリン、コレステロールを添加した5成分系によるリポソームを作成したところ、基質認識性は脂溶性カチオンの脂溶性(logD値)のみな らず極性表面積(PSP値)に相関することが明らかとなった。
また、P-糖タンパク質の基質ではないジフェンヒドラミとンピリラミンが、ラットにおいて有意に尿細管分泌を受けるとを示すことが出来たことから、脂溶性カチオンの尿細管分泌に対して、プロトン/脂溶性カチオン対向輸送系が、主に関与することが明らかとなった。

Strategy for Future Research Activity

LLC-PK1細胞にP-糖タンパク質を過剰発現させたLLC-GA5-COL150細胞を用いた取り込み実験から、P-糖タンパク質の基質あることが明らかとなったビソプロロールを用いてラットの定型クリアランス実験を行い、尿細管分泌に対するP-糖タンパク質の寄与率を明らかにする予定である。