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健常者および鎌状赤血球貧血患者の赤血球におけるKClコトランスポート活性の調節におけるWNKの役割
The role of WNK in modulation of KCl cotransport activity in red cells from normal individuals and patients with sickle cell anaemia.
PMID: 31729557 PMCID: PMC6892352. DOI: 10.1007/s00424-019-02327-7.
抄録
鎌状赤血球貧血（SCA）の病態形成には、赤血球KClコトランスポート（KCC）の異常が関与している。KCCが介在する溶質喪失は収縮を引き起こし、HbSを濃縮し、HbSの重合を促進する。また、赤血球のKCCはpH,体積,尿素,酸素張力などの様々な刺激に応答し、その制御にはタンパク質のリン酸化が関与している。本研究の主な目的は、鎌状赤血球におけるWNK/SPAK/OSR1経路の役割を調べることであった。パンWNK阻害剤WNK463は、鎌状赤血球および正常赤血球において、それぞれ10.9±1.1 nMおよび7.9±1.2 nMのECでKCCを刺激した。SPAK/OSR1阻害剤はほとんど効果がなかった。WNK463の作用は、他のキナーゼ阻害剤（スタウロスポリン、N-エチルマレイミド）との相加性はなかった。また、WNK463は、生理的なKCC刺激（pH、体積、尿素）の影響を減少させ、酸素張力の変化に対するKCCの応答をすべて消失させた。最後に、プロテインキナーゼはホスファチジルセリン暴露の制御に関与していたが、WNK463はその影響を受けなかった。以上の結果から、鎌状赤血球におけるKCCの制御にはWNKが重要な役割を果たしているが、下流のSPAK/OSR1は関与していないことが明らかになった。このメカニズムをより完全に理解することは、病因の解明に役立つと同時に、WNKの活性を操作することは、治療法としての可能性を秘めていると考えられる。
Abnormal activity of red cell KCl cotransport (KCC) is involved in pathogenesis of sickle cell anaemia (SCA). KCC-mediated solute loss causes shrinkage, concentrates HbS, and promotes HbS polymerisation. Red cell KCC also responds to various stimuli including pH, volume, urea, and oxygen tension, and regulation involves protein phosphorylation. The main aim of this study was to investigate the role of the WNK/SPAK/OSR1 pathway in sickle cells. The pan WNK inhibitor WNK463 stimulated KCC with an EC of 10.9 ± 1.1 nM and 7.9 ± 1.2 nM in sickle and normal red cells, respectively. SPAK/OSR1 inhibitors had little effect. The action of WNK463 was not additive with other kinase inhibitors (staurosporine and N-ethylmaleimide). Its effects were largely abrogated by pre-treatment with the phosphatase inhibitor calyculin A. WNK463 also reduced the effects of physiological KCC stimuli (pH, volume, urea) and abolished any response of KCC to changes in oxygen tension. Finally, although protein kinases have been implicated in regulation of phosphatidylserine exposure, WNK463 had no effect. Findings indicate a predominant role for WNKs in control of KCC in sickle cells but an apparent absence of downstream involvement of SPAK/OSR1. A more complete understanding of the mechanisms will inform pathogenesis whilst manipulation of WNK activity represents a potential therapeutic approach.