消化管のカハール間質細胞におけるペースメーカー活動には、STIMおよびOraiが介在するSOCEが不可欠

Sci. Signal. 12 Jun 2018:
Vol. 11, Issue 534, eaaq0918
DOI: 10.1126/scisignal.aaq0918

Haifeng Zheng¹, Bernard T. Drumm¹, Scott Earley², Tae Sik Sung¹, Sang Don Koh¹, and Kenton M. Sanders^1,*

¹ Department of Physiology and Cell Biology, University of Nevada, Reno School of Medicine, Reno, NV 89557, USA.
² Department of Pharmacology, University of Nevada, Reno School of Medicine, Reno, NV 89557, USA.

* Corresponding author. Email: ksanders@medicine.nevada.edu

要約

電気的ペースメーカー活動は、消化管の相動性収縮と、分節運動および蠕動などの運動パターンを生成する。ペースメーカー電流がカハール間質細胞（ICC）で生成され、これが細胞膜のCa²⁺活性化Cl⁻チャネル（CaCCs）を刺激するCa²⁺を細胞内貯蔵から放出する。したがって、ペースメーカー活動を持続させるためにCa²⁺ストアが維持される必要がある。ストア作動性Ca²⁺流入（SOCE）は、STIMとOraiタンパク質の相互作用に依存した機構により、Ca²⁺ストアの補充を促進する。われわれは、ICCのペースメーカー活動におけるSOCEの役割を調べた。ストアが枯渇したICCに細胞外Ca²⁺が再流入することで、CaCCの活性化に至った。CaCCの遮断により、Ca²⁺放出活性化電流（I_CRAC）の特性をもつ内向き整流電流が明らかにされた。STIM-Orai相互作用を妨げる阻害ペプチドは、STIM1とOrai1を発現しているHEK 293細胞においてI_CRACを遮断し、ICCにおいて自発的一過性内向き電流（STIC）と緩徐波（スローウェーブ）電流を遮断した。ICCにおいて基本的なペースメーカーイベントであるSTICは、Oraiの拮抗薬による遮断された。無傷な筋細胞でICCのペースメーカー活動と関連している一過性Ca²⁺を画像化することにより、Orai拮抗薬はICCにおける一過性Ca²⁺を遮断することが示された。これらのデータは、STIM-Orai相互作用を介したCa²⁺の回収が、ICCのペースメーカー活動の維持に必要であることを示唆している。

Citation: H. Zheng, B. T. Drumm, S. Earley, T. S. Sung, S. D. Koh, K. M. Sanders, SOCE mediated by STIM and Orai is essential for pacemaker activity in the interstitial cells of Cajal in the gastrointestinal tract. Sci. Signal. 11, eaaq0918 (2018).