神経堤細胞の温度活性化イオンチャネルは母体発熱に関連する出生異常をもたらす

Sci. Signal. 10 Oct 2017:
Vol. 10, Issue 500, eaal4055
DOI: 10.1126/scisignal.aal4055

Mary R. Hutson^1,*, Anna L. Keyte^1,2,3,*, Miriam Hernández-Morales^2,3,4,5, Eric Gibbs^2,3, Zachary A. Kupchinsky⁶, Ioannis Argyridis^2,3, Kyle N. Erwin¹, Kelly Pegram¹, Margaret Kneifel^2,3, Paul B. Rosenberg⁷, Pavle Matak⁸, Luke Xie^2,3, Jörg Grandl⁹, Erica E. Davis⁶, Nicholas Katsanis⁶, Chunlei Liu^2,3,4,5,†, and Eric J. Benner^1,†

¹ Division of Neonatology, Department of Pediatrics, Duke University Medical Center, Jean and George Brumley, Jr. Neonatal-Perinatal Institute, Durham, NC 27710, USA.
² Brain Imaging and Analysis Center, Duke University School of Medicine, Durham, NC 27710, USA.
³ Department of Radiology, Duke University School of Medicine, Durham, NC 27710, USA.
⁴ Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, CA 94720, USA.
⁵ Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, CA 94720, USA.
⁶ Center for Human Disease Modeling, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA.
⁷ Department of Medicine, Duke University School of Medicine, Durham, NC 27710, USA.
⁸ Department of Pharmacology and Cancer Biology, Duke University School of Medicine, Durham, NC 27710, USA.
⁹ Department of Neurobiology, Duke University Medical Center, Durham, NC 27710, USA.

† Corresponding author. Email: eric.benner@duke.edu (E.J.B); chunlei.liu@berkeley.edu (C.L.)

* These authors contributed equally to this work.

要約
心臓と顔の出生異常はよくみられ、ほとんどの場合、遺伝的原因は知られておらず、環境要因の役割が示唆される。妊娠第一期の母体の発熱は、これらの異常に関連する環境リスク因子である。神経堤細胞は、両方のリスク組織の発生に必須な前駆細胞集団である。われわれは、心臓および顔面発達の極めて重要な時期に、2つの熱活性一過性受容体電位（TRP）イオンチャネル、TRPV1およびTRPV4が神経冠細胞に存在することを報告する。TRPV1拮抗薬は、ニワトリ胚の高体温誘発性異常の発生を防いだ。TRPV1またはTRPV4の化学作動薬による処理は、ニワトリおよびゼブラフィッシュ胚において高体温誘発性異常を再現した。神経堤細胞の一過的なTRPVチャンネル透過性がこれらの異常を誘発するのに十分であるかを試験するため、われわれは、高周波電磁場を用いてニワトリ胚の細胞位置特異的および発生時期特異的にこれらのチャネルの遠隔かつ非侵襲的活性化を可能にするTRPV1およびTRPV4の鉄結合改変型を作製した。神経堤細胞における高周波により制御されたTRPチャネルの一過的活性化は、発生中のニワトリ胚の発熱関連異常を再現した。これらのデータは、高熱が、胎児の発達に悪影響を及ぼすイオンチャネルを活性化するという、先天性異常のこれまでに記載されていない機構を提供する。

Citation: M. R. Hutson, A. L. Keyte, M. Hernández-Morales, E. Gibbs, Z. A. Kupchinsky, I. Argyridis, K. N. Erwin, K. Pegram, M. Kneifel, P. B. Rosenberg, P. Matak, L. Xie, J. Grandl, E. E. Davis, N. Katsanis, C. Liu, E. J. Benner, Temperature-activated ion channels in neural crest cells confer maternal fever-associated birth defects. Sci. Signal. 10, eaal4055 (2017).