ネクローシスの初期過程において膜透過性を制御する新規チャネルの同定とその機能解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13877014
• 研究種目: 萌芽的研究
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 赤池 昭紀 京都大学, 薬学研究科, 教授 (80135558)
• 研究分担者: 久米 利明 京都大学, 薬学研究科, 助手 (10303843) ; 香月 博志 京都大学, 薬学研究科, 助教授 (40240733)
• キーワード: ネクローシス / 神経細胞死 / イオンチャネル / 活性酸素 / グルタミン酸神経毒性 / ニューロトロフィン / ラジカルストレス / カリウムチャネル

研究概要

ネクローシスに関連するイオンチャネルの解明を目的として、ラット胎仔あるいは新生仔由来大脳皮質ニューロンの分散培養系および切片培養系を用いて、グルタミン酸神経毒性に関与するイオンチャネル系の解析を行った。分散培養系において観察されるグルタミン酸神経毒性はシグマ受容体リガンドやラジカルを標的とする内在性因子による制御を受けることが明らかになり、NMDA受容体を介して生成する活性酸素種による細胞膜障害がネクローシスの主要な原因となることが明らかになった。さらに、ニューロン生存におけるイオンチャネル系の役割を解析する目的で、長期間の細胞維持が容易な切片培養系を用いた研究を進めた結果、グルタミン酸により誘発される神経細胞死が種々のカリウムチャネル阻害薬により増強されることが明らかになった。カリウムチャネルの中でもカルシウム依存性カリウムチャネルおよびATP依存性カリウムチャネルの関与を示唆する知見が得られたことから、これらの細胞内因子による制御を受けるカリウムチャネルが強い細胞興奮時の過剰な脱分極をフィードバック的に抑制する神経保護機構の一部に関与することが推定されたグルタミン酸などの興奮性アミノ酸に暴露されたニューロンの障害には活性酸素の関与するラジカルストレスが重要な役割を果たすことが示唆されているが、我々は、ニューロトロフィン、ビタミンD、ウシ胎仔血清由来神経保護物質などの生体内因子がラジカルストレスを軽減することによりニューロン生存を促進することを見出した。これらの知見をもとに、ラジカルストレスによる細胞膜損傷により誘発されるネクローシスに関与する細胞膜イオンチャネルの同定を試みている。その基礎的研究として、過酸化水素などの活性酸素を誘発する試薬を投与したときの細胞内活性酸素濃度の変化を蛍光指不薬を用いて検討した。さらに、ラジカル生成後のイオンチャネル系の変化を検討している。これらの研究の遂行により細胞死に関与するイオンチャネル系の解析を目指している。

研究成果

• [文献書誌] Kinoshita, M. et al.: "Binding of Gα N terminus is responsible for the voltage-resistant inhibition of α_<1A> (P/Q-type, ^aCa_y2.1)Ca^<2+> channels"J. Biol. Chem.. 276. 28731-28738 (2001)
• [文献書誌] Kitamura, Y. et al.: "α-Synuclein protein is not scavenged in neuronal loss induced by kainic acid or focal ischemia"Brain Res.. 898. 181-185 (2001)
• [文献書誌] Kihara, T. et al.: "α7 nicotinic receptor transduces signals to phosphatidylinositol 3-kinase to block a β-amyloid-induced neurotoxicity"J. Biol. Chem.. 276. 13541-13546 (2001)
• [文献書誌] Honda, K. et al.: "Nongenomic antiapoptotic signal transduction by estrogen in cultured cortical neurons"Neurosci. Res.. 64. 466-475 (2001)
• [文献書誌] Katsuki, H. et al.: "Superoxide dismutase activity in organotypic midbrain-striatum co-culture is associated with resistance to dopaminergic neurons to excitotoxicity"J. Neurochem.. 76. 1336-1345 (2001)
• [文献書誌] Katsuki, H. et al.: "Requirement of neural activity for the maintenance of dopaminergic neurons in rat midbrain slice cultures"Neurosci. Lett.. 300. 166-170 (2001)
• [文献書誌] Shimazu, S. et al.: "(-)-1-(Benzofuran-2-y1)-2-propylaminopentane enhances locomotor activity in rats due to its ability to induce dopamine release"Eur. J. Pharmacol.. 421. 181-189 (2001)
• [文献書誌] Ibi, M.et al.: "Protective effects of 1α,25-(OH)_2D_3 against the neurotoxicity of glutamate and reactive oxygen species in mesencephalic culture"Neuropharm.. 40. 761-771 (2001)
• [文献書誌] Urushitani, M. et al.: "N-methyl-D-aspartate receptor-mediated mitochondrial Ca^<2+>overload in acute excitotoxic motor neuron death : a mechanism distinct from chronic neurotoxicity after Ca^<2+> influx"Neurosci. Res.. 63. 377-387 (2001)
• [文献書誌] Kanki, H. et al.: "Adtivation of inositol 1, 4, 5-trisphosphate receptor is essential for the opening of mouse TRP5 channels"Mol. Pharm.. 60. 989-998 (2001)