ATP感受性K^+チャネルの構造と生理機能

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11470009
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 稲垣 暢也 秋田大学, 医学部, 教授 (30241954)
• 研究分担者: 古川 哲史 秋田大学, 医学部, 助教授 (80251552) ; 山田 勝也 秋田大学, 医学部, 助手 (40241666)
• キーワード: K_<ATP>チャネル / ノックアウトマウス / 黒質網様部 / 虚血 / 静止膜電位 / 神経細胞

研究概要

ATP感受性K^+チャネル(K_<ATP>チャネル)は、細胞内のATPによって開閉が調節されるK^+チャネルである。このチャネルは膵β細胞においてはグルコース刺激によるインスリン分泌の鍵となる分子であるが、心筋や神経細胞における役割は不明である。従来より、脳においてK_<ATP>チャネルは広く分布し、特に黒質において多量に発現していることが知られていたが、その機能的役割に関しては未だに不明である。そこで、K_<ATP>チャネルのKir6.2サブユニットのノックアウト(KO)マウスを用いて特に黒質神経細胞におけるK_<ATP>チャネルの機能について検討した。Kir6.2のKOマウスは千葉大学の清野教授のグループにより作成された。Kir6.2のKOマウスは通常の状態では特に明らかな神経学的異常所見は認めなかった。次にKOマウスならびに対照野生型マウスの黒質網様部の神経細胞を単離し、パッチクランプ法を用いてwhole-cellにて電気生理学的記録を行った。その結果、対照マウスの黒質網様部神経細胞はスルホニル尿素剤であるトルブタミドにより閉鎖し、膵β細胞型のK_<ATP>チャネル開口薬であるジアゾキサイドにより開口した。一方、KOマウスの黒質網様部神経細胞においてはそのようなチャネル活性が認められなかった。パッチピペット内液にはATPを含まない溶液を用い、さらに細胞はグルコース無添加液で潅流することにより細胞内ATPを枯渇させたところ、対照マウスの黒質網様部神経細胞では次第に静止膜電位の過分極が認められたのに対し、KOマウスの黒質網様部神経細胞では静止膜電位は過分極せず、むしろわずかに脱分極する傾向が認められた。以上の結果から、K_<ATP>チャネルは虚血時に神経細胞の膜電位を過分極させることにより細胞保護作用を有するものと推測された。

研究成果

• [文献書誌] Suzuki,M, Fujikura, K., Kotake, K., Inagaki, N., et al.,: "Immuno-localization of sulfonylurea receptor 1 in rat pancreas.-"Diabetologia. 42. 1204-1211 (1999)
• [文献書誌] Sunaga,Y., Inagaki,N., et al.,: "Troglitazone but not pioglitazone affects ATP-sensitive K^+ channel activity"Eur.J.Pharmacol.. 381. 71-76 (1999)
• [文献書誌] Yamada,K., Nakata,M., Horimoto, N.,Saito, M.,Matuoka, H. and Inagaki,N.: "Measurement of glucose uptake and intracellular calcium concentration in single,living pancreatic β-cells"J.Biol.Chem.,. (in press.). (2000)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "ATP感受性K^+チャネル"医学のあゆみ. 188. 309-313 (1999)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "受容体型ABCタンパク質SUR"最新医学. 54. 30-37 (1999)
• [文献書誌] 稲垣暢也: "膵β細胞イオンチャネルの分子生物学"Diavetes Frontier. 11. 105-111 (2000)
• [文献書誌] Miki,T., Inagaki,N., et al.: "Potassium ion channels.Structure and function of ATP-sensitive potassium channels."Academic Press. 492, (1999)