ATP感受性Kチャネルの細胞内調節機構とその病態生理学的意義に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07457165
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 平岡 昌和 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (80014281)
• 研究分担者: 平野 裕司 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助手 (00181181) ; 沢登 徹 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教授 (00014217)
• キーワード: ATPk感受性Kチャネル / 細胞内活性化因子 / チャネル活性の失活(rundown) / ATPの加水分解 / 再活性化 / アクチン細胞骨格

研究概要

ATP感受性Kチャネル(K_<ATP>)は虚血の早期から開口して、活動電位の短縮や重篤な不整脈の発生に寄与すると考えられている。ところが、実際の虚血心筋のATP濃度は正常の5mMに近く、このことはK_<ATP>が開口してくる濃度より10倍〜100倍高い。このような相反する成績を説明するには、パッチ・クランプ法で記録されるチャネル活動にはつねにその活性が失活するrundownがみられること、細胞内にはチャネル活性を制御する細胞内因子が存在する、ことが考えられる。そこで、我々の見出したトリプシン処理によるrundown防止した標本で、チャンネル活性因子であるADPやpH低下を加味すると、活動電位を短縮させるに十分な電流をもたらすK_<ATP>の開口確率が得られることを明らかにした。
K_<ATP>のrundownはMg・ATPに短時間さらすことにより再活性化することが出来る。この過程にはMg・ATPの加水分解が寄与することをすでに我々は明らかにした。そこで、この加水分解への依存性やCaによるrundownの促進など、アクチンの重合・脱重合の過程と類似の点のあることを着目して、K_<ATP>の機能発現におけるアクチン細胞骨格の関与を検討した。その結果、アクチンの脱重合はrundownを促進、重合促進すると部分的にrundownしたK_<ATP>のチャネル活性は回復した。しかし、完全にrundownしたチャネルには無効であった。完全にrundownしたチャネルはMg・ATP+細胞成分の投与、ないしは重合したF.アクチンは有効であったが、Gアクチンは無効であった。これらの結果は、アクチン細胞骨格の重合・脱重合はK_<ATP>の機能修飾をもたらすことを示した始めての報告である。

研究成果

• [文献書誌] Sawanobori T,Hiraoka M.et al.: "Role of ATP-sensitive K^+ channel in the development of A-V block during hypoxia." J.Mol.Cell.Cardiol.27. 647-657 (1995)
• [文献書誌] Yamane T,Furukawa T.& Hiraoka M.: "Characterization of 4-aminopyridine block of the noninactivating cloned K^+ channel,K_V1.5,expressed in Xenopus oocytes." Am.J.Physiol.269. H556-H564 (1995)
• [文献書誌] Furukawa T,Yamane T,Hiraoka M,et al.: "Negative charges that share important elements of function in cloned cardiac K^+ channel (K_V1.5)." Heart Vessels. Supp 9. 14-16 (1995)
• [文献書誌] 平岡昌和,沢登徹,他: "虚血病態におけるATP感受性K^+チャネル開口の役割" Jpn.Circ.J.Suppl.4. 1225-1231 (1995)
• [文献書誌] 山根禎一,古川哲史,平岡昌和: "電位依存性K^+チャネルクローンと固有のKチャネルとの機能相関" 心電図. 15. 114-123 (1995)
• [文献書誌] 山根禎一,古川哲史,平岡昌和: "膜電位依存性カリウムチャネル" 蛋白質・核酸・酵素. 40. 2280-2287 (1995)
• [文献書誌] Hiraoka M.: "Recent Progress in Electropharmacology of the Heart,ed.by J.Toyama,M.Hiraoka,I.Kodama" CRC Press, 97-105 (1995)
• [文献書誌] Hiraoka M,Furukawa T.et al.: "Potassium Channels in Normal and Pathological Conditions,ed.by J.Verooche,P.P.van Bogart & F.Verdonck." Leaven University Press, 103-107 (1995)