虚血心筋保護におけるKATPチャネルの関与に対する細胞生物学的解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13670707
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 大谷 秀夫 京都大学, 医学研究科, 助手 (60293867)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀江 稔 京都大学, 医学研究科, 講師 (90183938)
• Keywords: KATPチャネル / 虚血心筋保護 / Kir6.1 / SUR / CFTR / アンギオテンシンII

Research Abstract

2回膜貫通型KチャネルファミリーからクローニングされたKir6.xは、共同研究者の堀江らにより電気生理学的にKATPチャネルであることが証明された。この蛋白はチャネルの調節サブユニットSURxと結合しこれらのサブユニットの8量体を形成し完全なチャネル蛋白をつくる。またSURx同様のATP結合モチーフを持つ蛋白であるCFTRもそのsulfonylurea感受性を解してKir6.1のチャネル活性を変化させることを見出した。
一方、KATPチャネルは虚血に対する心筋保護に重要な役割をはたすことが、臨床医学、動物実験から注目されている。われわれはラット冠動脈結紮による虚血再還流モデルで虚血によりこれらのサブユニットの発現の割合が変化しKATPチャネルがより虚血耐性を獲得する可能性を見出した。
angiotensin receptor blockerを投与することによってもこれらのサブユニット発現が変化し、虚血時の蛋白構造が修飾を受けることを見出したが、これは虚血心筋保護に働くKATPチャネルとangiotensin receptor blockerの心筋梗塞後のリモデリング抑制が深くかかわっていることを示唆して興味深い。
また細胞の脂質2重膜構成因子であるリン脂質とカルニチン経路が虚血にともなって就職を受けるのに呼応してこのチャネル活性も変化することが示唆された。これらの検討より虚血は単にATPを介した直接的なKATPチャネル活性の修飾のみならず、その他のチャネル、脂質,細胞膜、ホルモン調節などの複合系の相互作用の結果として心筋虚血保護機構を活性化していることが明らかとなった。
また、関連チャネル分子、特に虚血時に影響を受けるL型カルシウムチャネル、種々のKチャネルの分子構造の特異性から、虚血時などの不整脈に重要な働きをしているが、これらのイオンチャネルに種々のmutationを導入し、G蛋白、エンドセリン、cAMPなどの影響を含めた電気生理学的解析を行うことで、虚血心筋保護を不整脈の予防という観点から理解するための研究も平行して進行中である。

Research Products

• [Publications] Ai T, Fujiyama Y, Otani H, et al.: "Novel KCNJ2 mutation in familial periodic paralysis with ventricular dysrhythmia"Circulation. (in press).
• [Publications] 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 Mol Cell Cardiol. 32(12). 2239-2247 (2000)
• [Publications] Kubota T, Horie M, Otani H, et al.: "Evidence for a single nucleotide polymorphism in the KCNQ1 potassium channel that underlies susceptibility to life-threatening arrhythmias"J Cardiovasc Electrophysiol. 12(11). 1223-1229 (2001)
• [Publications] Haruna 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)
• [Publications] Yoshida H, Horie M, Otani H, et al.: "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). 348-352 (2001)
• [Publications] Yamashita F, Horie M, Otani H, et al.: "Charactrerization and subcellular localization of KCNQ1 with a heterozygous mutation in the C terminus"J Moll cell Cardiol. 33(2). 197-207 (2001)
• [Publications] 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)