松山 勇人

過敏性腸症候群の病態機構解明および治療薬開発に向けたノックアウト・マウスを用いた基礎研究／消化管平滑筋には、M2とM3の2種類のムスカリン受容体サブタイプが存在し、その収縮は主にM3 サブタイプを介していると考えられている。このため、IBSの治療薬は主にM3サブタイプに比較的選択性の高い薬物が使用されてきた。しかし、M2サブタイプの役割が明確でないことから、本受容体を標的としたIBS治療薬の開発が遅れている。本研究は、消化管におけるコリン作動性神経－平滑筋情報伝達におけるムスカリン受容体サブタイプ（M2とM3）の機能的役割を明らかにし、過敏性腸症候群（IBS）の発生機序の解明および治療薬開発に向けた基礎的情報の提供を目的とした。このために、M2とM3のサブタイプ欠損マウスを用い、ムスカリン受容体作動薬により生じる消化管平滑筋の機械的反応、膜電位変化および膜イオンチャネル電流をワイルドタイプのものと比較・解析した。その結果、次のことが明らかとなった。M2 サブタイプは、百日咳毒素感受性の情報伝達系を介して陽イオンチャネルを活性化し、電位依存性Caチャネル（VDCC）を介するCa流入を増加させ、収縮を誘起する。この陽イオンチャネルを充分に活性化するにはM2とM3の両方の受容体が必要である、M3 サブタイプは、百日咳毒素に耐性の情報伝達系を介してVDCCによるCa流入、VDCCとは異なるチャネルを介するCa流入そして細胞内ストアからのCa放出によって収縮を誘起する、これまで多くの研究でM2の収縮機能が検出できなかったのは、累積適用法を用いていたことに原因がある、などの研究成果を得た。これらの結果から、消化管の収縮の発生には、M3サブタイプだけでなく、M2サブタイプも重要であることを提唱した。本研究結果から、IBSの治療薬としてM2サブタイプを標的分子にするという新たな戦略が考えられる。／マウス膀胱平滑筋の活動電位発生に対する粘膜上皮細胞、神経細胞、カハール細胞の役割／膀胱は、尿を溜めると共に排泄する機能をもつ袋状の臓器である。膀胱の壁は大きく分けて、内腔側より粘膜と平滑筋層から構成されている。粘膜は、尿の貯留によって膀胱に発生する圧力を感知する装置が備わっていると考えられている。一方、平滑筋層は、これを構成している細胞の膜の電気的な興奮に伴って収縮する性質を持っている。この膜の電気的な興奮は、細胞内微小電極を平滑筋細胞に挿入することによって活動電位として記録される。膀胱平滑筋において、これら活動電位は、自発的に絶えず発生している。しかし、このような活動電位の自発的な発生を、何がどのようにして調節しているのか全く分かっていない。粘膜は主に粘膜上皮細胞、神経細胞、カハール細胞から構成されている。このうち、粘膜上皮細胞は、アセチルコリンを放出し、この物質を介して膀胱平滑筋を収縮させていることが知られている。カハール細胞は膀胱以外の内臓器官の消化管において、その膜が神経細胞や平滑筋細胞の膜と部分的に結合していると報告されている。以上のことをふまえ、申請者は粘膜を構成している粘膜上皮細胞、神経細胞もしくはカハール細胞に着目して、膀胱平滑筋細胞における活動電位の発生を調節する仕組みを明らかにすることを思い立った。この研究に用いる動物はマウスが適当であると、申請者は考えている。その理由として、マウスにはカハール細胞やアセチルコリンの受容体を遺伝的に欠損させた系統がすでに確立されているためである。／消化管における感覚神経および一酸化窒素（NO）作動性神経の役割に関する研究／平滑筋の非選択的陽イオンチャネルの分子的実体および活性化機構の解明／脳血管構成細胞間の液性および電気的シグナリングに関する研究／消化管における神経情報伝達に関する研究／ガラス微小電極法,生体試料から放出される一酸化窒素（NO）の測定,生体試料から放出される神経伝達物質のELISAやRIAを用いた測定,マグヌス法や蠕動運動記録法を用いた、血管あるいは消化管運動の記録,神経伝達物質の局在の免疫組織化学法による調査