蛍光Ca²⁺指示薬はNa,K-ATPアーゼを直接阻害し細胞機能を破壊する

Sci. Signal. 30 Jan 2018:
Vol. 11, Issue 515, eaal2039
DOI: 10.1126/scisignal.aal2039

Nathan A. Smith^1,2, Benjamin T. Kress¹, Yuan Lu¹, Devin Chandler-Militello¹, Abdellatif Benraiss¹, and Maiken Nedergaard^1,*

¹ Center for Translational Neuromedicine, Departments of Neurosurgery and Neurology, University of Rochester Medical Center, Rochester, NY 14642, USA.
² Center for Neuroscience Research, Children's Research Institute, Children's National Health System, Washington, DC 20010, USA.

* Corresponding author. Email: nedergaard@urmc.rochester.edu

要約

蛍光Ca²⁺指示薬は、様々な細胞型におけるCa²⁺シグナル伝達事象の解析に必須であった。われわれは、化学的Ca²⁺指示薬は、Ca²⁺キレート活性とは無関係に、Na⁺およびK⁺依存性アデノシントリホスファターゼ（Na,K-ATPアーゼ）の活性を強力に抑制するが、遺伝子にコードされたCa²⁺指示薬は抑制しないことを示した。培養マウスまたはヒトの神経細胞、星状細胞、心筋細胞、あるいは腎臓近位尿細管上皮細胞への一般に使用されるFluo-4アセトキシメチル（AM）、RHOD-2 AMおよびのFura-2 AMなどのCa²⁺の指示薬、Ca²⁺キレート剤BAPTA AMの添加は、Na,K-ATPアーゼ活性を30〜80％抑制した。Ca²⁺指示薬はまた、アゴニストにより誘導されるNa,K-ATPアーゼの活性化も抑制し、代謝状態を変化させ、用量依存的に細胞生存率の低下を引き起こした。2光子イメージングのためのCa²⁺指示薬のマウスへの付加は、脳におけるK⁺およびATPの細胞外濃度を顕著に変化させた。これらの結果は、化学的Ca²⁺指示薬を用いて得られたデータの批判的査読が必要であることを示唆する。

Citation: N. A. Smith, B. T. Kress, Y. Lu, D. Chandler-Militello, A. Benraiss, M. Nedergaard, Fluorescent Ca²⁺ indicators directly inhibit the Na,K-ATPase and disrupt cellular functions. Sci. Signal. 11, eaal2039 (2018).