ABC蛋白の虚血心筋における機能の基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 11670676
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 循環器内科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大谷 秀夫 京都大学, 医学研究科, 助手 (60293867)
• 研究分担者: 堀江 稔 京都大学, 医学研究科, 講師 (90183938)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2000年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 1999年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: KATP channel / Myocardial ischemia / Kir6.1 / SUR / patch clump / phospholipase C / KATPチャネル / 虚血心筋 / Kir6.x / イオンチャネル / K_<ATP>チャネル / ischemic preconditioning

研究概要

虚血心筋においては、細胞内ATPレベルが低下することにより種々の代謝、電気生理学的、収縮拡張機能に変化が生じる。重症の虚血に対して心筋保護を司っている最も重要な因子の一つにKATPチャネルの活性化が考えられている。すなわちこのチャネルが細胞内ATPレベルが低下すると開口し、カルシウム電流を抑制し、ATPが温存される。われわれは虚血心筋モデルとしてラット冠動脈結紮を行い、種々の条件下でKATPチャネルの遺伝子、蛋白発現レベルを測定した結果、KATPチャネルのサブユニットによってdifferential expressionが行われていることを見いだした。つまりより軽い虚血で開口するKir6.1が虚血刺激後に過剰発現することで次の虚血刺激に対して準備するという合目的的な機構があることが示唆された。また正常心筋細胞を用いてパッチクランプ法でKATPチャネル活性を調べると均一であるが、上記のようにサブユニットの発現効率が異なった場合に作られうると想定されるヘテロ体のKATPチャネルの活性を検討するために、Kir6.1,Kir6.2,Kir6.1-6.2tandemといった複合蛋白を遺伝子発現させてそのチャネル活性を測定すると、それぞれ異なりた電気特性を持ったチャネル分子が構成されることが判明した。このことは従来行われているような正常心筋細胞で発現していると考えられているKir6.2のみを用いたパッチクランプ実験では虚血心筋における電気生理医学的イベントは解析できないことを示している。また、KATPチャネルのサブユニットごとの細胞内での発現を共焦点レーザー顕微鏡で観察すると、それぞれのサブユニット(Kir6.x, SURx)ごとの組み合わせで細胞膜へのKATPチャネル輸送効率が大きく変化することが示された。これらより細胞内ATPレベルによる遺伝子発現のサブユニット特異的な相違が微妙な細胞膜でのイオンチャネルを介した電気的活動の変化を通じて、虚血に対して心筋細胞が細かく対応している機序を示唆している。更に、これらのチャネルの電気生理学的機能について、薬物負荷、シグナルトランスダクションにおける位置についても研究を行い、KATPチャネルの抗不整脈剤、Na-KATPase, phospholipase C等による機能的意義をも明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Harura T, Horie M, Otani H, et al.: "Alteration of the membrane lipid environment by L-palmitoylcarnitine modulates K(ATP) channels in guinea-pig ventricular myocytes"Pflugers Arch. 441(2-3). 200-207 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kono Y, Horie M, Otani H, et al.: "The properties of the Kir6.1-6.2 tandem channel co-expressed with SUR2A"Pflugers Arch. 440(5). 692-698 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ai T, Fujiyama Y, Otani H, et al.: "Novel KCNJ2 mutation in familial periodic paralysis with ventricular dysrhythmia"Circulation. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Akao M, Sakurai T, Otani H, et al.: "Angiotensin II type 1 receptor blockade abolishes specific K(ATP) channel gene expression in rats with myocardial ischemia"J Moll Cell Cardiol. 32(12). 2239-2247 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yoshida H, Horie M, Otani H, et al.: "Brady cardia-induced long QT syndrome caused by a de novo missense mutation in the S2-S3 inner loop of HERG"Am J Med Genet. 98(4). 348-352 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Haruna T, Horie M, Takano M, Kono Y, Yoshida H, Otani H, Kubota T, Ninomiya T, Akao M, Sasayama S.: "Alteration of the membrane lipid environment by L-palmitoylcarnitine modulates K(ATP) channels in guinea-pig ventricular myocytes"Pflugers Arch.. 441(2-3). 200-7 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kono Y, Horie M, Takano M, Otani H, Xie LH, Akao M, Tsuji K, Sasayama S.: "The properties of the Kir6.1-6.2 tandem channel co-expressed with SUR2A"Pflugers Arch.. 440(5). 692-8 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ai T, Fujiwara Y, Tsuji K, Otani H, Nakano S, Kubo Y, Horie M.: "Novel mutation in the C-terminus cytoplasmic chain of KCNJ2 in familial periodic paralysis with ventricular dysrhythmia"Circulation. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Akao M, Sakurai T, Horie M, Otani H, Takano M, Kouchi I, Murakami T, Sasayama S.: "Angiotensin II Type 1 Receptor Blockade Abolishies Specific KATP Channel Gene Expression in Rats with Myocardial Ischemia"J Moll Cell Cardiol. 32. 2239-47 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yoshida H, Horie M, Otani H, Kawashima T, Onishi Y, Sasayama S: "Bradycardia-induced long QT syndrome caused by a de novo missense mutation in the S2-S3 inner loop of HERG"Am J Med Genet.. 98(4). 348-52 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Horie-M: "Blockade of cardiac ATP-sensitive K+ channel by cibenzoline targets its pore-forming subunit."Jounal-of-Cardiovascular-Pharmacol.. 35. 432-442 (2000)
• [文献書誌] Kono-Y: "The properties of kir 6.1-6.2 tandem channel co-expressed with SUR 2A."European-Jounal-of-Physiology.. 440. 692-698 (2000)
• [文献書誌] Haruna-T: "Alteration of membrane lipid environment by lpalmitoyloarnitine modulates KATP channels in guineapig ventricular myocytes."European-Jounal-of-Physiology.. 441. 200-207 (2000)
• [文献書誌] Akao-M: "Angiotensin II type 1 receptor blockade abolishes specific KATP channe gene expression in rats with myocardial infarction."Jounal-of-Molecular-and-Cellular-Cardiology.. 32. 2239-2247 (2000)
• [文献書誌] Xie-LH: "Phospholipase C-linked receptors regulate the ATP-sensitive potassium channel by means of phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate metabolism."Proceeding-Natl-Acad-Sci-U-S-A.. 96. 15292-15297 (1999)
• [文献書誌] Yoshida-H: "Characterization of a novel missense mutation in the pore of HERG in a patient with long QT syndrome."Jounal-of-Cardiovascular-Electrophysiol.. 10. 1262-1270 (1999)
• [文献書誌] Obayashi K et al.: "On the mechanism of genistein-induced activation of protein kinase A-dependent Cl-conductance in cardiac Miocene"Pflugers Archiv. 438. 269-277 (1999)
• [文献書誌] Yoshida H et al.: "A novel missense mutation in the pore region of HERG in a long QT syndrome patient causes a severe dominant negative effect on HERG function"J Cardiovas Electrophysiol. 10. 1262-1270 (1999)
• [文献書誌] Xie LH et al.: "Phospholipase C-linked receptors regulate the ATP-sensitive potassium channel by means of phosphatidy linositol 4,5-bisphosphate metabolism"Proceedings National Academy of USA. 96. 15292-15297 (1999)
• [文献書誌] Horie M et al.: "Blockade of cardiac ATP-sensitive K+ channels by cibenzoline targets its pore-forming subunit"Journal of Cardiovascular Pharmacol. (in press).
• [文献書誌] Kono Y et al.: "The properties of Kir6.1-6.2 tandem channel co-expressed with SUR2A"European Journal of Physiology. (in press).
• [文献書誌] Horie M et al.: "Resent Advances in Heart Failure"Springer Verlag(in press).