ルペオールによるα3β4ニコチン性アセチルコリン受容体の循環器系における分子制御

Molecular Regulation of α3β4 Nicotinic Acetylcholine Receptors by Lupeol in Cardiovascular System.

• Sanung Eom
• Chaelin Kim
• Hye Duck Yeom
• Jaeeun Lee
• Shinhui Lee
• Yeong-Bin Baek
• Jinseong Na
• Sang-Ik Park
• Gye-Yeop Kim
• Chang-Min Lee
• Jun-Ho Lee

抄録

心血管疾患（CVD）は世界的に発生しており、高い死亡率を示しています。CVD発症の最も高い危険因子は高血圧である。現在、薬剤の副作用を回避するために、高血圧治療のための天然物が登場している。既存の天然物の中では、ルピオールが動物実験で高血圧症に効果があることが知られている。しかし、ルペオールの効果を分子生理学的に証明する研究はありませんでした。そこで、α3β4ニコチン性アセチルコリン受容体（nAChR）との相互作用を調べた。本研究では、α3β4ニコチンアセチルコリン受容体に対するルピオールの効果を調べるために、2電極電圧クランプ法を用いて、α3β4ニコチンアセチルコリン受容体のα3β4 nAChRに対するルピオールの効果を調べた。 アセチルコリンとルピオールの共投与により、α3β4 nAChRの活性は濃度依存的、電圧非依存的、可逆的に阻害された。また、α3およびβ4サブユニットの残基がルペオールとnAChRとの結合に及ぼす影響を調べるために、変異実験を行った。α3β4の二重変異体(I37A/N132A)のnAChRは、野生型α3β4のnAChRと比較してルペオールの阻害効果を有意に減衰させた。α3β4 nAChRの特徴は、心臓交感神経節での伝達に影響を与えることである。全体として、ルピオールはα3β4 nAChRへの作用を媒介することで高血圧を低下させるという仮説が立てられている。ルピオールとα3β4 nAChRの相互作用は、分子細胞レベルでの高血圧への効果を否定する証拠となった。結論として、ルピオールの抑制効果は、α3β4 nAChRsを標的とした降圧作用を持つ新規な治療法として提案されている。さらに、ルペオールとα3β4 nAChRとの相互作用の分子基盤を明らかにすることは、心臓薬理学の研究や治療に役立つことが提案されている。

Cardiovascular disease (CVD) occurs globally and has a high mortality rate. The highest risk factor for developing CVD is high blood pressure. Currently, natural products are emerging for the treatment of hypertension to avoid the side effects of drugs. Among existing natural products, lupeol is known to be effective against hypertension in animal experiments. However, there exists no study regarding the molecular physiological evidence against the effects of lupeol. Consequently, we investigated the interaction of lupeol with α3β4 nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs). In this study, we performed a two-electrode voltage-clamp technique to investigate the effect of lupeol on the α3β4 nicotine acetylcholine receptor using the oocytes of . Coapplication of acetylcholine and lupeol inhibited the activity of α3β4 nAChRs in a concentration-dependent, voltage-independent, and reversible manner. We also conducted a mutational experiment to investigate the influence of residues of the α3 and β4 subunits on lupeol binding with nAChRs. Double mutants of α3β4 (I37A/N132A), nAChRs significantly attenuated the inhibitory effects of lupeol compared to wild-type α3β4 nAChRs. A characteristic of α3β4 nAChRs is their effect on transmission in the cardiac sympathetic ganglion. Overall, it is hypothesized that lupeol lowers hypertension by mediating its effects on α3β4 nAChRs. The interaction between lupeol and α3β4 nAChRs provides evidence against its effect on hypertension at the molecular-cell level. In conclusion, the inhibitory effect of lupeol is proposed as a novel therapeutic approach involving the antihypertensive targeting of α3β4 nAChRs. Furthermore, it is proposed that the molecular basis of the interaction between lupeol and α3β4 nAChRs would be helpful in cardiac-pharmacology research and therapeutics.