クロライドチャネルの細胞死誘導機能とその活性制御メカニズム

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14207002
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 岡田 泰伸 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 教授 (10025661)
• 研究分担者: SABIROV Ravshan 岡崎国立共同研究機構, 生理学研究所, 助教授 (60322632)
• キーワード: クロライドチャネル / 細胞死 / ネクローシス / アポトーシス / 乳酸アシドーシス / 細胞容積調節 / ニューロン / グリア

研究概要

Cl^-チャネルは、神経や筋肉などの興奮性細胞においては(多くは興奮性を抑制して膜を安定化するという)"バックグラウンド"的役割を果している。また上皮細胞においてはNaClと水の分泌・吸収機能に直接的に関わっている。最近、細胞容積の調節や、細胞増殖や細胞分裂や細胞分化にもCl^-チャネルは本質的な役割を果していることが明らかにされはじめている。本研究では、これらの機能に加えて、Cl^-チャネルの新しい一般生理学的機能として細胞死誘導機能のあることを明らかにしたい。
本年度は、上皮系培養細胞のアポトーシス性細胞死におけるクロライドチャネルの役割と、その活性化シグナルを調べた。ミトコンドリアを介してアポトーシスを誘導するスタウロスポリンや、死レセプターを介してこれを誘導するTNFαやFasリガンドによってHeLa細胞を刺激すると、分オーダーのはやさでCl^-チャネル電流が活性化することがパッチクランプ法によって確認された。この電流は外向整流性、高陽電圧による不活性化などの電圧依存性や、細胞内ATP依存性や、古典的アニオンチャネルブロッカーに対する感受性や、高浸透圧刺激による抑制など、すべての性質において容積感受性・外向整流性Cl^-チャネル(VSOR)と同一の性質を示した。スタウロスポリンは活性酸素(ROS)の細胞内産成をすばやく誘導し、活性酸素スカベンジャーによってこのときのROS産成やVSOR電流活性化を消失させた。活性酸素スカベンジャーはアポトーシス性細胞容積減少やカスパーゼ3活性化を抑制して、細胞死をも救済した。一方TNFαやFasリガンドによるROS産成は分オーダーのすばやさではみられず、VSOR電流活性化も活性酸素スカベンジャーによって阻止されなかった。以上の結果から、ミトコンドリア仲介性のアポトーシス刺激によってもたらされるCl^-チャネル活性化にはROSがシグナルとして関与するが、死レセプター仲介性のそれには別のシグナルが関与していることが考えられた。次に癌細胞にアポトーシスを誘導する抗癌剤シスプラチンを類上皮癌KB細胞に投与するとVSOR電流が亢進することが観察された。また、VSORのブロッカーを投与するとシスプラチンによって誘導されるアポトーシス死が抑制されることが明らかになった。以上の知見からVSORアニオンチャネル活性はアポトーシス死誘導に本質的な役割を果しているものと結論された。

研究成果

• [文献書誌] H.Uramoto, N.Takahashi, A.K.Dutta, R.Z.Sabirov, Y.Ando-Akatsuka, S.Morishima, Y.Okada: "Ischemia-induced enhancement of CFTR expression on the plasma membrane in neonatal rat ventricular myocytes."Jpn.J.Physiol.. 53. 357-365 (2003)
• [文献書誌] F.Wehner, T.Shimizu, R.Sabirov, Y.Okada: "Hypertonic activation of a non-selective cation conductance in HeLa cells and its contribution to cell volume regulation."FEBS Lett.. 551. 20-24 (2003)
• [文献書誌] I.F.Abdullaev, R.Z.Sabirov, Y.Okada: "Upregulation of swelling-activated Cl^- channel sensitivity to cell volume by activation of EGF receptors in murine mammary cells."J.Physiol.(London). 549. 749-758 (2003)
• [文献書誌] L.F.Barros, T.Kanaseki, R.Sabirov, S.Morishima, J.Castro, C.X.Bittner, E.Maeno, Y.Ando-Akatsuka, Y.Okada: "Apoptotic and necrotic blebs in epithelial cells display similar neck diameters but different kinase dependency."Cell Death & Differentiation. 10. 687-697 (2003)
• [文献書誌] P.D.Bell, J.-Y.Lapointe, R.Z.Sabirov, S.Hayashi, J.Peti-Peterdi, K.Manabe, G.Kovacs, Y.Okada: "Macula densa cell signaling involves ATP release through a maxi anion channel."Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 4322-4327 (2003)
• [文献書誌] T.Nabekura, S.Morishima, T.L.Cover, S.Mori, H.Kannan, S.Komune, Y.Okada: "Recovery from lactacidosis-induced glial cell swelling with the aid of exogenous anion channels."Glia. 41. 247-259 (2003)