繊毛化ヒト鼻上皮細胞における細胞内Clによって制御された繊毛拍動振幅と高率のCO産生

Ciliary beating amplitude controlled by intracellular Cl and a high rate of CO production in ciliated human nasal epithelial cells.

• Taka-Aki Inui
• Kentaro Murakami
• Makoto Yasuda
• Shigeru Hirano
• Yukiko Ikeuchi
• Haruka Kogiso
• Shigekuni Hosogi
• Toshio Inui
• Yoshinori Marunaka
• Takashi Nakahari

抄録

毛様体輸送は、毛様体拍動の周波数（CBF）と振幅の2つのパラメータによって制御されている。本研究では、アレルギー性鼻炎や慢性副鼻腔炎を発症した患者から調製した一次培養の繊毛化ヒト鼻上皮細胞（cHNEC）を用いて、CBFと繊毛屈曲距離（CBD、繊毛拍動振幅の指標）の両方を測定する新しい方法を開発した。細胞内のCl濃度（[Cl]）を低下させるClフリーNO溶液またはブメタニド（Na/K/2Cl共輸送の阻害剤）の適用は、37℃ではCBFではなくCBDを増加させたが、25℃ではCBDとCBFの両方を増加させた。逆に、[Cl]を増加させるClチャネルブロッカー（5-ニトロ-2-(3-フェニルプロピルアミノ)安息香酸(NPPB)と4-[[4-オキソ-2-チオキソ-3-[3-トリフルオロメチル]フェニル]-5-チアゾリジニリデン]メチル]安息香酸(CFTR(inh)-172)）を添加すると、CBDとCBFの両方が減少することから、CFTRがこれらの細胞の[Cl]維持に重要な役割を果たしていることが示唆された。このことから、CFTR は CBD と CBF の両方を制御する分子モーターの活性を調節していることが示唆された。また、CO/HCO フリー溶液の適用では細胞内 pH は変化せず、炭酸脱水酵素阻害剤（アセタゾラミド）の添加で NH パルスによる pH の上昇が持続し、アセタゾラミド非存在下では一過性に pH が上昇することがわかった。これらの結果から、cHNEC は大量の CO を産生し、CO/HCO を含まない条件下でも pH を一定に維持していることが示唆された。

The ciliary transport is controlled by two parameters of the ciliary beating, frequency (CBF) and amplitude. In this study, we developed a novel method to measure both CBF and ciliary bend distance (CBD, an index of ciliary beating amplitude) in ciliated human nasal epithelial cells (cHNECs) in primary culture, which are prepared from patients contracting allergic rhinitis and chronic sinusitis. An application of Cl-free NO solution or bumetanide (an inhibitor of Na/K/2Cl cotransport), which decreases intracellular Cl concentration ([Cl]), increased CBD, not CBF, at 37 °C; however, it increased both CBD and CBF at 25 °C. Conversely, addition of Cl channel blockers (5-nitro-2-(3-phenylpropylamino) benzoic acid (NPPB) and 4-[[4-Oxo-2-thioxo-3-[3-trifluoromethyl]phenyl]-5-thiazolidinylidene]methyl] benzoic acid (CFTR(inh)-172)), which increase [Cl], decreased both CBD and CBF, suggesting that CFTR plays a crucial role for maintaining [Cl] in these cells. We speculate that Cl modulates activities of the molecular motors regulating both CBD and CBF in cHNECs. Moreover, application of the CO/HCO-free solution did not change intracellular pH (pH), and addition of an inhibitor of carbonic anhydrase (acetazolamide) sustained pH increase induced by the NH pulse, which transiently increased pH in the absence of acetazolamide. These results indicate that the cHNEC produces a large amount of CO, which maintains a constant pH even under the CO/HCO-free condition.