消化管平滑筋の自発活動発現における細胞内貯蔵カルシウムの役割

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14570044
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 鈴木 光 名古屋市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (80037548)
• Keywords: 消化管平滑筋 / 歩調とり電位 / 細胞内カルシウム / 緩電位 / 自発活動 / ミトコンドリア

Research Abstract

胃平滑筋の自発活動発現機序を解明するため、細胞電位測定ならびにカルシウム蛍光指示薬(fura-2)によるカルシウム濃度測定を行い、特に細胞内貯蔵カルシウムの役割について研究した。摘出した胃幽門部輪走平滑筋は緩やかな電位(Slow Potentials)を律動的に発生しており、それに伴い細胞内カルシウム濃度が上昇した。筋小胞体のカルシウム貯蔵能を低下させる薬物(CPA、Thapsigardin)は膜を脱分極させ、細胞内カルシウムを一過性に増大させたのち低下させ、自発活動を停止させた。イノシトール三リン酸(IP3)受容体を2-APBで抑制しても自発活動は停止した。またミトコンドリアのプロトンポンプ阻害薬(CPA)やミトコンドリア内膜のATP感受性Kチャネル開口薬は細胞内カルシウム濃度を増加させ、自発活動を停止させた。これらの結果から、胃平滑筋の自発活動の発現には細胞内カルシウム貯蔵部位からIP3受容体を介して遊離されるカルシウム濃度の増加を伴っており、その起動の中心的役割をミトコンドリアが担っていると推定した。ミトコンドリアでは解糖系活動によりATPを産生し、それに伴い生じる水素イオン(プロトン)の排出が電位勾配をつくる。ATPの濃度変化がミトコンドリア膜のATP感受性Kチャネルを開口させ電位勾配を消去する。このようなミトコンドリアにおける膜電位の律動的変化が未確認の機序を介してIP3の濃度変化を創り出し、カルシウム遊離を介して膜の電位変化(歩調とり電位)を生じさせると考えた。遺伝子欠損マウスの胃標本を用いた研究も行い、このような歩調とり機能は平滑筋組織内に分布するカハール細胞(Interstitial cells of Cajal)において行われていることを確かめた。

Research Products

• [Publications] Kito, Y., Suzuki, H.: "Pacemaker frequency is increased by sodium nitroprusside in the guinea-pig gastric antrum."Journal of Physiology(London). 546. 191-205 (2003)
• [Publications] Suzuki, H., Ward, S.M., Bayguinov, Y.R., Edwards, F.R., Hirst, G.D.S.: "Involvement of intramuscular interstitial cells in nitrergic inhibition in the mouse gastric antrum."Journal of Physiology(London). 546. 751-763 (2003)
• [Publications] Kito, Y., Suzuki, H.: "Modulation of slow waves by hyperpolarization with potassium channel openers in antral smooth muscle of the guinea-pig stomach."Journal of Physiology(London). 548. 175-189 (2003)
• [Publications] Yoneda, S., Takano, H., Takaki, M., Suzuki, H.: "Effects of nifedipine and nickel on plateau potentials generated in sub mucosal interstitial cells distributed in the mouse proximal colon."Journal of Smooth Muscle Research. 39. 55-65 (2003)
• [Publications] Kito, Y., Suzuki, H.: "Properties of pacemaker potentials recorded from my enteric interstitial cells of Cajal in the mouse small intestine."Journal of Physiology(London). 553. 803-818 (2003)
• [Publications] Kito, Y., Suzuki, H.: "Electrophysiological properties of gastric pacemaker potentials."Journal of Smooth Muscle Research. 39. 163-173 (2003)