トップページ >
プレスリリース >
2023年度　プレスリリース >
生理活性リン脂質である血小板活性化因子（PAF）が膀胱平滑筋を収縮させるメカニズムを解明

プレスリリース

メニュー

プレスリリース　発行No.１２８７令和５年６月１日

生理活性リン脂質である血小板活性化因子（PAF）が
膀胱平滑筋を収縮させるメカニズムを解明
～ PAFによる収縮は複数のCa²⁺チャネルを介した細胞外液からのCa²⁺流入に依存する～

　東邦大学薬学部薬理学教室の田中芳夫教授らの研究グループは、生理活性リン脂質である血小板活性化因子（PAF）によるモルモット膀胱平滑筋の収縮活動の増加が、複数のCa²⁺チャネルを介した細胞外液から細胞内へのCa²⁺流入により引き起こされることを明らかにしました。

　この研究成果は、雑誌「Journal of Pharmacological Sciences」に、2023年4月13日に先行公開され、152巻2号（2023年6月発行）に掲載されました。

発表者名

小原　圭将（東邦大学薬学部薬理学教室　講師）
吉岡　健人（東邦大学薬学部薬理学教室　講師）
田中　芳夫（東邦大学薬学部薬理学教室　教授）

発表のポイント

血小板活性化因子（PAF）は血小板凝集や炎症・アレルギー反応に関与する生理活性リン脂質です。
研究グループは、2022年にPAFが膀胱平滑筋の収縮活動を増加させることを世界で初めて発見しました。
ただし、PAFによる収縮活動の増強作用の機序はこれまでのところ、不明でした。
本研究では、PAFによる膀胱平滑筋の収縮活動の増加が、細胞外液から細胞内へのCa²⁺流入に依存することを明らかにするとともに、その流入経路として、電位依存性Ca²⁺チャネル（VDCC）（注1）とストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）（注2）が関与することを明らかにしました（図1）。
本研究結果は、PAFに起因する過活動膀胱（OAB）（注3）などの膀胱の収縮異常に対して、VDCC／SOCCを抑制できる薬物がその治療薬の候補となる可能性を提示しています。

発表概要

　血小板活性化因子（PAF）は、血小板を凝集させる物質として発見された生理活性リン脂質です。その後の研究から、PAFは白血球の活性化作用や血管透過性亢進作用を有し、炎症やアレルギー反応に関与することが明らかとなりました。さらに、PAFには、呼吸器、消化器、生殖器に存在する平滑筋を収縮させる効果や、血管を内皮依存性に弛緩させる効果があることも報告されました。最近では、喫煙により膀胱の微小血管内皮細胞や上皮細胞にPAFが蓄積することが報告され、下部尿路疾患の発症に重要な役割を果たす可能性が指摘されるようになりました。しかし、これまでのところ、膀胱平滑筋の収縮性に対するPAFの作用は検討されていませんでした。
研究グループは、PAFが膀胱平滑筋の収縮性を亢進させる可能性を検証する目的で、モルモット及びマウスから摘出した膀胱平滑筋の基礎張力及び自発性収縮活動に対するPAFの影響とPAFが膀胱組織で産生される可能性を調べました。その結果、膀胱組織にPAFの産生や分解に関わる経路が存在する証拠を見出すとともに、PAFがその受容体を刺激して膀胱平滑筋の強力な収縮を引き起こし、自発性収縮活動を亢進させることを世界で初めて発見しました（Sci. Rep. 2022;12:2783. https://doi.org/10.1038/s41598-022-06535-7）。

　これらの結果は、PAFが膀胱平滑筋の収縮性を制御する内因性の生理活性リン脂質である可能性と過活動膀胱（OAB）などの下部尿路疾患を引き起こす新たな原因物質のひとつである可能性を示すものですが、PAFが膀胱平滑筋の収縮活動を増強させる機序については詳しいことは分かっていませんでした。本研究では、膀胱平滑筋の収縮に重要な役割を担う細胞内Ca²⁺の流入経路に着目してPAFによる膀胱平滑筋の収縮活動の増強の機序を吟味した結果、細胞外からのCa²⁺流入経路として、電位依存性Ca²⁺チャネル（VDCC）とストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）が重要な役割を担うことが明らかとなりました。

　本研究結果は、喫煙などが原因となり膀胱組織でのPAF産生が亢進してOABなどの膀胱の収縮異常が引き起こされた場合、VDCCやSOCCを抑制できる薬物がこれらの病態を改善する有力な治療薬となる可能性を提示しています。

発表内容

　研究グループは、マグヌス法（注4）を用いてモルモットから摘出した膀胱平滑筋の基礎張力及び自発性収縮活動に対する血小板活性化因子（PAF）の増強効果の機序を細胞外液からのCa²⁺流入経路に着目して検討しました。PAFは、モルモット膀胱平滑筋の基礎張力及び自発性収縮活動の振幅と発火頻度を強力に増強しましたが、細胞外液のCa²⁺を除去する処置（注5）を行うと、PAFによる収縮活動の増強効果がほぼ完全に消失することが示されました（図2）。よって、細胞外液からの細胞内へのCa²⁺流入により、PAFによる膀胱の収縮活動の増強効果が生じることが明らかとなりました。細胞外液からのCa²⁺流入経路として、電位依存性Ca²⁺チャネル（VDCC）が関与している可能性を検討するため、PAFによる膀胱平滑筋の収縮活動の増強効果に対する3つのVDCC抑制薬（ベラパミル、ジルチアゼム、ニフェジピン）の影響を検討しました（図3）。その結果、PAFによる増強効果は、検討したすべてのVDCC抑制薬により強力に抑制されましたが、完全には抑制できませんでした。収縮パラメータを解析してみると、いずれのVDCC抑制薬も、PAFによる膀胱の基礎張力の上昇や自発性収縮活動の発火頻度の増加を抑制できましたが、自発性収縮活動の振幅の増加は抑制できないことが示されました。よって、PAFによる収縮活動の増強効果にVDCCが関与するものの、それ以外のCa²⁺流入経路があることがわかりました。VDCC以外のCa²⁺流入経路として、受容体作動性Ca²⁺チャネル（ROCC）（注6）とストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）の関与を想定し、VDCC抑制薬（ベラパミル）存在下で残存するPAFによる収縮活動の増強効果に対するROCC抑制薬（LOE-908）とSOCC抑制薬（SKF-96365）の影響を検討しました（図4）。その結果、VDCC抑制薬（ベラパミル）存在下で残存したPAFによる増強効果は、ROCC抑制薬（LOE-908）では抑制されず、SOCC抑制薬（SKF-96365）により強力に抑制されました。特に、VDCC抑制薬で抑制されなかったPAFによる自発性収縮活動の振幅の増加を、SOCC抑制薬（SKF-96365）がほぼ完全に抑制することが示されました。従って、PAFは細胞外液からのCa²⁺流入を増加させることにより、膀胱平滑筋の収縮活動を増加させ、そのCa²⁺流入経路には、VDCCとSOCCを介した2つの経路があることが明らかとなりました。VDCCは主として、PAFによる膀胱の基礎張力の上昇と自発性収縮活動の発火頻度の増加に関与し、SOCCは主として、PAFによる膀胱の自発性収縮活動の振幅の増加に関与することも示されました。これらの知見は、PAFによる膀胱の収縮異常時にVDCC/SOCCが活性化される可能性が高く、これらの抑制薬が排尿障害に対する治療薬として有益な効果を示す可能性を提示します。

発表雑誌

雑誌名

論文タイトル

²⁺

著者

DOI番号

アブストラクトURL

https://doi.org/10.1016/j.jphs.2023.04.004

用語解説

（注1）電位依存性Ca²⁺チャネル（VDCC）
細胞外から細胞内にCa²⁺を流入させる経路として機能するチャネルの1つ。
電位依存性Ca²⁺チャネル（voltage-dependent Ca²⁺ channel: VDCC）は、神経伝達物質や生理活性ペプチドなどによりもたらされる細胞膜の膜電位変化により制御されており、脱分極（細胞膜の電位が相対的にプラス側に傾くこと）によって開口する。排尿異常に対する治療薬として、VDCCを抑制する治療薬が用いられている。

（注2）ストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）
細胞外から細胞内にCa²⁺を流入させる経路として機能するチャネルの1つ。
受容体の刺激により筋小胞体からCa²⁺の流出が促進し、筋小胞体のCa²⁺の枯渇が生じる。ストア作動性Ca²⁺チャネル（store-operated Ca²⁺ channel: SOCC）は筋小胞体の枯渇を感知して活性化するCa²⁺チャネルであり、その本体はORAIチャネルであると推定されている。具体的には、ORAIチャネル（SOCC）は、筋小胞体のCa²⁺センサータンパク質であるSTIM（stromal interaction molecule）が筋小胞体のCa²⁺の枯渇を感知することで活性化される（図5）。以前行った我々の研究から、モルモット膀胱平滑筋では、これらのSOCC関連分子（ORAI1–3、STIM1、2）のうち、ORAI1やSTIM2のmRNA発現量が多いことが明らかとなっている
（Life Sci. 2021;287:120130. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2021.120130）。

（注3）過活動膀胱（OAB: overactive bladder）
過活動膀胱は蓄尿機能障害（膀胱に尿が貯められなくなる病気）の1つであり、尿意切迫感や場合によっては尿失禁を引き起こすことで患者のquality of life（QOL）を大きく低下させる。日本では、40歳以上の8人に1人が過活動膀胱の症状を有しており、その患者数は1,000万人以上と推定されている。

（注4）マグヌス法
生体と類似した環境を維持するために、加温・通気した生理緩衝液中で平滑筋の収縮反応を記録する方法。

（注5）細胞外液のCa²⁺を除去する処置
本実験では、生体内の環境を模倣するため、生理的緩衝液としてLocke-Ringer液を使用した。
細胞外液のCa²⁺を除去するために、Ca²⁺を補足できるキレート剤であるEGTA（0.2 mM）を添加し、かつCa²⁺を含まないLocke-Ringer液（pH = 7.4）を作成した。PAF投与直前に、細胞外液を通常のLocke-Ringer液から、EGTA（0.2 mM）を含有し、かつCa²⁺を含有しない栄養液に置換することで、細胞外液に存在するCa²⁺を除去した。

（注6）受容体作動性Ca²⁺チャネル（ROCC）
細胞外から細胞内にCa²⁺を流入させる経路として機能するチャネルの1つ。
受容体の刺激により活性化され、本体はtransient receptor potential（TRP）チャネルであると考えられている。TRPチャネルは受容体による刺激だけでなく、機械的刺激や酸刺激、熱刺激、冷感刺激などの様々な物理的刺激によっても活性化され、Ca²⁺だけでなく様々なカチオンを流入させることができる。

添付資料

図1.本研究成果の概要

血小板活性化因子（PAF）は細胞外液から細胞内へのCa²⁺流入を増加させることにより、膀胱平滑筋の収縮活動を増加させる。そのCa²⁺流入経路には、2つの経路がある。
1つは、電位依存性Ca²⁺チャネル（VDCC）を介したCa²⁺流入経路であり、この経路は主として、PAFによる膀胱の基礎張力の上昇と自発性収縮活動の発火頻度の増加に関与する。
もう１つは、ストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）を介したCa²⁺流入経路であり、この経路は主として、PAFによる膀胱の自発性収縮活動の振幅の増加に関与する。

図2.PAFによる膀胱平滑筋の収縮活動の増強効果に対する細胞外液Ca²⁺除去の影響

Aに示すように、生理的条件下では、PAFは強力な膀胱平滑筋の収縮活動の増強効果を示すが、Bに示すように、細胞外液のCa²⁺を除去する処置を行うとPAFによる増強効果はほぼ完全に消失した。
C–Eは、A、Bに示す実験について、膀胱平滑筋の基礎張力の上昇効果（C）、自発性収縮活動の振幅（D）と発火頻度（E）の増加効果に着目して解析したものであり、細胞外液のCa²⁺を除去する処置により、すべてのパラメータがほぼ消失することが示された。
　

図3. PAFによる膀胱平滑筋の収縮活動の増強効果に対する電位依存性Ca²⁺チャネル（VDCC）抑制薬の影響

左から順番に大文字のA–Cは、VDCC抑制薬であるverapamil（A）、diltiazem（B）、nifedipine（C）の影響を示す実験データであり、上から順番に小文字のa, bは、それぞれ生理条件下（a）、VDCC抑制薬存在下（b）でのPAFによる増強効果を示し、小文字のc–eは、a, bに示す実験データを膀胱平滑筋の基礎張力の上昇効果（c）、自発性収縮活動の振幅（d）と発火頻度（e）の増加効果に着目して解析したものである。
小文字のbに示すように、PAFによる増強効果は、検討したすべてのVDCC抑制薬（verapamil, A; diltiazem, B; nifedipine, C）により強力に抑制された。また、小文字のc–eに示すように、いずれのVDCC抑制薬も、PAFによる膀胱の基礎張力の上昇（c）や自発性収縮活動の発火頻度の増加（e）を抑制できるが、自発性収縮活動の振幅の増加（d）は抑制できないことが示された。

図4. VDCC抑制薬存在下で残存するPAFによる膀胱平滑筋の収縮活動の増強効果に対する受容体作動性Ca²⁺チャネル（ROCC）及びストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）抑制薬の影響

Abに示すように、VDCC抑制薬（verapamil）存在下で残存したPAFによる収縮活動の増強効果は、ROCC抑制薬（LOE-908）では抑制されず、Bbに示すように、SOCCを抑制できるSKF-96365により強力に抑制された。Bdに示すように、VDCC抑制薬で抑制されなかったPAFによる膀胱の自発性収縮活動の振幅の増加を、SOCCを抑制できるSKF-96365がほぼ完全に抑制することが示された。

図5.ストア作動性Ca²⁺チャネル（SOCC）の活性化機構（注2参照）

以上

お問い合わせ先

【本発表資料のお問い合わせ先】
東邦大学薬学部薬理学教室
講師　小原圭将
〒274-8510　船橋市三山2-2-1
TEL: 047-472-1331　FAX: 047-472-1435
E-mail: keisuke.obara[@]phar.toho-u.ac.jp

【本ニュースリリースの発信元】
学校法人東邦大学法人本部経営企画部
〒143-8540　大田区大森西5-21-16
TEL: 03-5763-6583　FAX: 03-3768-0660
E-mail: press[@]toho-u.ac.jp　
URL:www.toho-u.ac.jp

※E-mailはアドレスの[@]を@に替えてお送り下さい。