Key words ion channel，cancer，
molecular marker， therapeutic target
【 がんとイオンチャネル 】
Ion channels in cancer
大矢 進・今泉 祐治
Susumu Ohya Yuji Imaizumi名古屋市立大学大学院薬学研究科細胞分子薬効解析学分野
Department of Molecular & Cellular Pharmacology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Nagoya City University
〒467-8603 名古屋市瑞穂区田辺通3-1 TEL: 052-836-3433 要 約 がんの発症，進行に伴い，様々なイオンチャネル発 現がダイナミックに変動するため，イオンチャネルは がん進行度を予測し，がん治療法を選択するための分 子マーカーとして期待されている。がん進行初期では， がん細胞内への Ca2+流入を直接的，間接的に阻害する イオンチャネル阻害薬が，細胞周期進行を阻止し，が ん細胞増殖を抑制する。一方，定常的な細胞内 Ca2+濃 度上昇が生じるがん進行中期やアポトーシス耐性を獲 得するがん進行末期では，イオンチャネル活性化薬が， がん細胞のアポトーシス誘発を促進する。したがって， がん治療におけるイオンチャネル創薬を実現するため には，がん進行度，悪性度に応じたイオンチャネル発 現・活性変動と細胞内カルシウム動態に関する研究デ ータの集積が必要である。本総説では，主に Ca2+チャ ネルと K+チャネルに関するがん研究の最近の動向を紹 介し，がんにおけるイオンチャネル創薬の治療戦略に ついて概説する。
はじめに
細胞膜や細胞小器官に発現するイオンチャネルは， 神経伝達，筋収縮，ホルモン分泌だけでなく，細胞増 殖，分化，死，遊走に関与している。がん分野におけ るイオンチャネル研究では，各種がん組織，細胞（株） における網羅的遺伝子発現プロファイル解析が先行 し，がんの早期発見，予防や治療効果判定のための分 子マーカーとして，イオンチャネル発現情報の利用が 期待されている。最近では，がん細胞におけるイオン チャネル機能解析の結果から，がん細胞増殖制御の複 雑なプロセスの促進，阻害にイオンチャネルが関与す ることが明らかになっている1）。本総説では，がん細 胞増殖，アポトーシスにおける細胞内 Ca2+シグナリン グに関するイオンチャネルの役割，がん進行における イオンチャネル発現変動の病態的意義，がん治療薬と してのイオンチャネル作用薬の有用性について述べ る。誌面の都合上，がんと関連のある他の幾つかのイ オンチャネル（イオンチャネル共役型受容体，細胞小 器官イオンチャネル等）については省略した。１．イオンチャネルと細胞周期
がん細胞では，細胞周期進行に伴う細胞内 Ca2+濃度 の変動は，正常細胞と比較して小さい。しかし，がん 細胞の細胞周期進行に伴う Ca2+濃度の変動には，様々 なイオンチャネルが関与しており，イオンチャネル活 性，発現を阻害すると，各種がん細胞（株）の細胞周期 進行が阻止され，がん細胞増殖が抑制される（表）2）。 表に示したように，K+チャネル阻害は，主に G1期への エントリーや G1期から S 期への移行を阻止し，Ca2+チ ャネル（電位非依存性 Ca2+チャネル）阻害は，主に G2/M 期の進行を阻止する。後述するイオンチャネル の活性や発現の阻害による細胞増殖抑制は，基本的に は細胞周期進行の阻止によるものである（表，図 1B）。２．がんと Ca
2+チャネル
がん細胞における細胞外からの Ca2+流入経路は，細 胞増殖，死，浸潤と密接な関係があり，直接的経路とし て主に電位非感受性 Ca2+チャネルが関与している3, 4）。 がん細胞増殖制御に関与する電位非感受性 Ca2+チャネチャネルと Ca2+遊離活性化 Ca2+（CRAC）チャネルが挙 げられる。がん治療の基本的な戦略は，Ca2+流入阻害 によるがん細胞増殖抑制である（図 1B）。 がん細胞増殖に関与する TRPチャネルとして，① TRPC（Ca2+貯蔵部位枯渇やホスホリパーゼ C活性化と 関連），② TRPV（物理・化学的刺激（温度，機械刺激） により活性化），③TRPM（細胞増殖，分化，細胞死，代 謝の調節と関連）が報告されている。ストア依存性Ca2+ 流入（SOC）または，受容体作動性Ca2+流入（ROC）に寄 与するTRPCファミリー（TRPC1/C3/C4/C6）は，前立腺 がん，食道がん，卵巣がん，乳がん，グリオーマ等に発 現し，がん細胞増殖やアポトーシス制御に寄与してい る3）（詳細は後述）。TRPV ファミリー（TRPV1/V6）は， 前立腺がん（V1/V6），膀胱がん（V1），結腸がん（V1/V6）， 膵臓がん（V1），乳がん（V6），甲状腺がん（V6），卵巣 がん（V6）等に発現している3）。TRPV6 発現は，前立 腺がんの病理学的ステージと相関性を有し，がん進行 により細胞増殖，アポトーシスを相互に制御する可能 性がある。TRPM ファミリー（TRPM8）は，大腸が ん，肺がん，前立腺がん，メラノーマ等の広範ながん 診断の分子マーカーとして期待されており，TRPM8 阻害薬や TRPM8 特異的 siRNA により，がん細胞生存 率が抑制される（一部の阻害薬は，TRPM8 活性と無 関係であることが指摘されている）。 表 イオンチャネル阻害による細胞周期阻止 細胞周期休止期（G0/G1，S，G2/M）ごとに，関連するイオンチャネルサブタイプを分類した。 Becchetti の論文2）を一部参考にした。 図 1 細胞内Ca2+濃度減少を戦略としたがん治療薬開発（従来型）（A）と細胞内 Ca2+濃度増加を 戦略としたがん治療薬開発（新戦略） （B）．Monteith らの論文5）を参考にした。
Key words 神経障害性疼痛，ATP，
ミクログリア，P2X
【神経障害性疼痛とミクログリアのATP活性化イオンチャネル】
Purinergic ion channels of microglia in neuropathic pain
井上 和秀
Kazuhide Inoue九州大学大学院薬学研究院薬理学分野
Department of Molecular and System Pharmacology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Kyushu University 〒812-8582 福岡県福岡市東区馬出3-1-1 TEL:092-642-4729 要 約 神経障害性疼痛は，末梢や中枢神経の損傷，圧迫や 機能不全の結果生じる疼痛疾患であり，触覚刺激で激 烈な痛みを誘発するアロディニアという症状が特徴的 である。発症メカニズムがいまだ不明の部分が多く， 強力な鎮痛薬のモルヒネでさえも十分な治療効果が得 難い。本稿では，この難治性の神経障害性疼痛発症メ カニズムに，ミクログリアと ATP 活性化イオンチャネ ルを介したシグナルが重要な役割を果たしていること を概説する。ATP により活性化されるイオンチャネル は ATP 受容体を構成する２つのファミリーのうち，イ オンチャネル内蔵型の P2X である。脊髄後角では，神 経損傷後に活性化するミクログリアに過剰発現する P2X4 受容体が ATP により刺激され，ミクログリアから BDNF を放出し，脊髄後角二次ニューロンに発現する KCC2 の発現低下とEanionの脱分極側シフトを引き起こ し，触刺激により介在ニューロンから放出された GABA の二次ニューロンへの働きが興奮的となり，触刺激よ って痛みが出現する。さらに，P2X7 受容体も神経障害 性疼痛と深い関係がある。これらの ATP 受容体は，今 後の治療薬開発において非常に有望なターゲットにな ると思われる。
はじめに
ミトコンドリアで生産されリン酸化基質として生 体の生命を維持することに大きく貢献している ATP は，一方で細胞の興奮やダメージに応じて細胞外へ 放出され，細胞膜上に発現する ATP 受容体を刺激し， 細胞間情報伝達物質として機能する。ATP 受容体は， イオンチャネル内臓型受容体（P2X）とＧタンパク 質共役型受容体（P2Y）に大別され，今現在，サブタ イプがそれぞれ 7 種類（P2X1〜 P2X7）および 8 種類（P2Y1，P2Y2，P2Y4，P2Y6，P2Y11〜 P2Y14）報告さ
れている1）。P2X 受容体は，非選択的カチオンチャ ネルであり，その構造は細胞膜 2 回貫通型のサブユ ニット（約 400 〜 600 アミノ酸残基）が３分子会合 してイオンチャネルを形成している1）。P2X4 受容体 はカルシウムの透過性が高いことや，持続的なアゴ ニストの刺激により，P2X7 と同様に大きなチャネ ルポアを形成することが特徴である。 痛みは，末梢と脊髄を結ぶ一次求心性感覚神経の 興奮を介して，脊髄後角の神経細胞へ伝達され，さ らに上位の脳幹や大脳皮質感覚野へと伝えられ，痛 覚として認知される。現在までに蓄積された数多く の知見から，ATP 受容体は生体防御反応に必要な急 性の生理的な痛み応答よりも，むしろ慢性疼痛にそ の関与が深い1）。慢性疼痛の中でも，末期癌や糖尿 病，手術後後遺症，抗がん剤処置，帯状疱疹による痛 みは，神経系の損傷や機能異常に起因している場合 が多く，神経障害性疼痛と呼ばれ，布が皮膚に触れ るなどの軽度な機械刺激によって激烈な痛みを誘発 する異常痛覚（アロディニア）を主症状とする。そ の発症機序は依然不明の部分が多く，現在でも根本 的な治療法は少ない。ミクログリアは，グリア細胞 の一種で，中枢神経系における免疫担当細胞とも呼 ばれ，末梢神経の損傷によって即座に応答し，細胞体 の肥大化，細胞増殖を起こし，活性化型ミクログリア へと変化する。最近，脊髄後角ミクログリアに発現 する ATP活性化イオンチャネルが神経障害性疼痛の 発症維持に深く関与していることが報告された。
１． 脊髄後角ミクログリア P2X4 イオンチャ
ネルの神経障害性疼痛発症での役割
高濃度で P2X4 受容体を阻害する薬物，および P2X4 受容体アンチセンスを神経障害性疼痛モデル ラットの脊髄くも膜下腔内へ投与することによりア ロディニアが強く抑制された2）。また，P2X4 受容体 欠損マウスでは神経損傷によるアロディニアが殆ど 出現しない3）。脊髄での P2X4 タンパク質の発現は， 正常状態では非常に低いが，神経損傷により著しく 上昇し，アロディニア強度の経時変化とよく相関し た。P2X4 受容体の発現細胞は，OX-42 認識抗体で強 く染色され，活性化型ミクログリアと考えられた2）。 細胞内へのカルシウム透過能が高い P2X4 受容体が 活性化型ミクログリアに過剰発現していたことか ら，in vitro環境下 ATP で P2X4 を刺激した培養ミク ログリア（ある種の活性化状態にある）を正常ラッ トの脊髄腔内へ投与したところ，著明なアロディニ アが出現した2）。 脊髄ミクログリアにおける P2X4 受容体の活性化 が疼痛を引き起こすには，ミクログリアから痛覚伝 達経路，すなわち脊髄後角ニューロンへ情報を伝え る必要がある。これに関連して Coull らは，末梢神 経損傷後にアロディニアを発症したラットの脊髄第 I 層二次ニューロン（DRG ニューロンからシナプス 伝達される二次ニューロン）では，陰イオンに対す る逆転電位（Eanion）が脱分極側へシフトし，抑制性伝 達物質の GABA により脱分極が誘発されることを見 出し，これが神経障害性疼痛発症に重要であると報 告した4）。ただし，詳細なメカニズムは不明であっ たために，我々との共同研究がスタートした。その 結果，ATP 刺激ミクログリア細胞を正常ラットの脊 髄くも膜下腔内へ投与したところ，数時間後にアロ ディニアが発症し，そのラットの脊髄後角二次ニュ ーロンにおいて末梢神経損傷と同様な現象，すなわ ち陰イオンに対する逆転電位（Eanion）の脱分極側シフ ト，抑制性伝達物質の GABA による脱分極が認めら れた5）。また，ATP 刺激ミクログリアの投与により， 侵害刺激のみを受容する脊髄後角第 I 層ニューロン が軽度機械刺激に対しても応答するようになった6）。 ミクログリアは，中枢神経系におけるサイトカイン， ケモカイン，さらには神経栄養因子の産生・遊離細 胞であることが知られているが，我々は，ATP によ りミクログリアの P2X4 受容体が活性化すると，脳 由来神経栄養因子（BDNF）が放出され，その BDNF が脊髄後角ニューロンの Trｋ B 受容体に作用し，塩 素-カリウムトランスポーター 2（KCC2）を抑制し， Eanionの脱分極側シフトを起こし，アロディニアを発 現することを明らかにした5）（図 1）。２． 活性化型ミクログリアでの P2X4 イオン
チャネル過剰発現メカニズム
ミクログリアにおける P2X4 過剰発現因子として， 細胞外マトリックス（ECM）分子であるフィブロネ クチンを見出した。ミクログリア培養細胞をフィブ ロネクチンで処置すると，P2X4 の mRNA およびタ ンパク質レベルの増加，さらに P2X4 受容体介在性 の細胞内カルシウム応答の増大が確認された。フィ ブロネクチンによる P2X4 発現増強作用は，選択的 β 1/β 3インテグリン拮抗薬のエチスタチンと，β 1 インテグリン機能阻害抗体で抑制された。神経障 害性疼痛モデルの脊髄後角では，P2X4 の発現増加 初期，すなわち神経損傷後 3 〜 7 日にフィブロネク チン発現レベルの増加が認められ，エチスタチンを 脊髄くも膜下腔内へ投与することで，P2X4 受容体 の発現増加とアロディニアの形成が阻害された。さ らに，フィブロネクチンを正常動物の脊髄くも膜下 腔内へ投与することでもアロディニアが発現し，そ の反応は P2X4 欠損マウスで完全に消失した7）。この ように，フィブロネクチンはインテグリンを介して， ミクログリアにおける P2X4 受容体過剰発現に非常 に重要な役割を担っていると考えられる。 我々は Src ファミリーキナーゼ（SFK）分子の一 つである Lyn が脊髄においてミクログリアに発現 し，P2X4 過剰発現と神経障害性疼痛に重要である ことを見出した。Lyn は正常のミクログリアにも発 現しているが，神経損傷により活性化したミクログ リアでその発現レベルが増加する。その変化は神経 を損傷して 3 日後にピークとなり，2 週間後まで続 く。Lyn 欠損マウスでは，通常の生理的な痛み反応 は野生型マウスと同じであるが，神経損傷後のアロ ディニアの発現および P2X4 遺伝子発現が著明に抑 制されていた。さらに，Lyn 欠損ミクログリア細胞 ではフィブロネクチンによる P2X4 発現増加がほぼ 完全に消失した。これらの結果から，Lyn チロシン キナーゼを介する細胞内シグナル伝達経路の重要性産業医科大学 医学部 第 3 内科学
Third Department of Internal Medicine,University of Occupational and Environmental Health 〒807-8555 北九州市八幡西区医生ヶ丘1-1 TEL:093-691-7437 要 約 Mallory-Denk 体は，様々な肝疾患で生じる肝細胞内 の封入体である。その主な構成成分はユビキチン化蛋 白，ケラチン 8，ケラチン 18 ならびに p62 などである。 類似の構造物は多くの神経変性疾患や筋疾患でも観察 される。細胞は常に正しい 3 次元構造を呈さない蛋白を 産生しており，遺伝子変異や酸化ストレスなどにより この異常蛋白（unfolded 蛋白）の産生が亢進する。細 胞にはプロテアソームとライソゾームの２つの蛋白分 解器官が存在する。培養細胞において unfolded 蛋白は ユビキチン・プロテアソームシステムやオートファジ ーにより分解されるが，その分解能を超える異常蛋白 が生じた場合 aggresome と称される細胞内に封入体が 形成される。Mallory-Denk 体は，様々な原因で異常蛋白 の産生が細胞内の蛋白分解機構であるプロテアソーム とライソゾームでの分解能を超えた場合の肝細胞の適 応反応と考えられる。
はじめに
アルコール性肝障害，非アルコール性脂肪肝炎，原 発性胆汁性肝硬変，ウイルソン病や肝細胞癌などの 様々な肝疾患において肝細胞の細胞質内封入体である Mallory 体が出現する。ヘマトキシリン・エオジン染 色でエオジン好性に染色される封入体である（図 1）。 この構造物は今からちょうど 100 年前に Johns Hopkins 大学の Mallory 博士により報告された1）。オーストリ アの Denk 博士は，グリセオフルビンを使ったポルフ ィリン症の研究の過程でこの構造物の動物モデルを発 見し，その後 30 年以上にわたりこの研究を継続して きた。その功績より本構造物の名称は Mallory-Denk 体 （MDB）に改称された2）。MDB の主な構成成分はユビ キチン化蛋白，中間径線維の構成成分であるケラチン 8/18 と p62 などである（図 1B，図 2）2-5）。同様の構成 成分からなる類似の細胞内封入体は，Parkinson 病 （Lewy 体），ハンチントン舞踏病，アルツハイマー病 や Pick 病などの多くの神経変性疾患や封入体筋炎な どにおいても観察され，これらの封入体は細胞のスト レスに対する共通の反応と考えられる2）。本稿では MDB に限らずこれらの封入体について述べる。１．中間径線維
細胞には微細線維，微小管と中間径線維の 3 種の細 胞骨格が存在する。中間径線維の構成成分は組織や細 胞ごとに異なっており，上皮細胞ではケラチン（K） がその構成蛋白である。肝細胞では K8 と 18 が 1:1 の ペアーで中間径線維を構成している。中間径線維の構 成成分の遺伝子変異は多くの疾患と関連しており，肝 臓において K8/18 の変異は原因に関わらず肝疾患の進 展に関与していると考えられる5）。ケラチンは中間径 線維の構成成分として細胞の形態維持に関与し，細胞 内の小器官の分布の維持や移動に関与していると考え られている。ただそれ以外にもケラチンはペプチドと して様々な機能を有していると考えられる2,3,5）。様々 なストレスキナーゼによりケラチンはリン酸化され るが，MDB 内の K8 はリン酸化されている。このリ ン 酸 化 も MDB 形 成 に 重 要 で あ る5）。 さ ら に K8 は transglutaminase により架橋されている5）。また K8 と K18 の発現量の比は重要であり K8/K18 比の増加は【 肝細胞 Mallory-Denk 体の形成と細胞生物学的意義 】
Mechanisms of Mallory-Denk body formation
原田 大・本間 雄一・日浦 政明
Masaru Harada Yuichi Honma Masaaki HiuraKey words
オートファジー，ケラチン， Mallory-Denk 体，プロテアソーム，p62，
