ベルリン・ビュッヒにあるマックス・デルブルーク分子医学センター（MDC）のイギリスチームが、世界で最も希少な哺乳類の部類に入るアフリカハダカデバネズミ（Heterocephalus glaber）が、どうして酸に曝露しても痛みを感じないかを解明した。アフリカハダカデバネズミは暗い穴倉に密集して生息し、そこでは住環境中の二酸化炭素濃度が、大変高い。体組織中では、二酸化炭素は酸に変換され、それが痛覚神経を継続的に刺激する。
しかしハダカデバネズミは例外的に、痛みの受容体類に存在するイオンチャンネルが変性しており、酸に対して不活性で、このタイプの痛みには不感症となっているのである。エバン・セント・ジョン・スミス博士とゲリー・ルーウィン教授は、この酸による痛みに対する不感症は、アフリカデバネズミの特異な住環境に順応するために、進化によって獲得した形質であると結論付けた。
本研究結果は2011年12月16日のサイエンス誌に発表された。Nav1.7ナトリウムイオンチャンネルが、痛みの刺激を脳に伝達する主要な役割を担っている。これが痛み受容体類、すなわち、センサー神経細胞に対して神経インパルス（神経伝達の電位）を誘発する。このセンサー神経細胞の片端は皮膚表面に達し、痛みの刺激を脳に伝達する。歯科医は部分麻酔薬として、ナトリウムイオンチャンネルブロッカーを使用しているが、この麻酔薬はNav1.7イオンチャンネルだけでなく、全てのナトリウムイオンチャンネルに作用する。遺伝子の変異によってNav1.7イオンチャンネルが不全である人は、痛みを感じることがないが、これは本人にとって決して良いことではない。つまり、軽い外傷や感染症に対して自覚がないので、重篤な結果を招く場合があるのだ。
しかしアフリカハダカデバネズミにはそのような問題はない。彼らにとって、酸に対する痛覚が無い事は、生き延びるための重要な要因となっている。巣穴内の二酸化炭素濃度は大変高く、そのような環境中では人間はもとより、ほとんどの哺乳類は生活できない。通常、高濃度の二酸化炭素と酸は、人間を含む全ての哺乳類において、痛みの強い熱傷を引き起こしたり、炎症を起こす原因となったりする。リューマチのような炎症性関節疾患を有する患者の関節組織には、高濃度の酸性物質が含まれている。組織中の酸は痛覚センサーを活性化する働きがある。これに先立つ研究にてルーウィン教授の研究チームは、アフリカハダカデバネズミが他のマウス類と同じように、温度や圧迫に対する感覚は有している事を明らかにしている。それと対照的に、酸に対する痛覚が無いのである。更に、セント・ジョン・スミス博士とルーウィン教授がサイエンス誌で指摘するように、アフリカハダカデバネズミはヒトやマウスを含む他の哺乳類と同じように、Nav1.7イオンチャンネルを有しているのだ。それゆえ、研究チームはアフリカハダカデバネズミとマウスとのイオンチャンネルを比較して、これら２つの神経センサーにどのような機能上の違いがあるのかを解析した。
今回の研究結果で明らかにされたのは、アフリカハダカデバネズミの有するNav1.7イオンチャンネルの構造は、ヒトやマウスが有するそれとは異なるということだ。イオンチャンネルはタンパク質によって形成され、その基礎を成すアミノ酸の配列は遺伝子によってコードされている。アフリカハダカデバネズミのNav1.7イオンチャンネルを構成するタンパクは、他の哺乳類と異なる３つのアミノ酸ブロックが変異している。この変異したサブユニットが、酸による障害や酸からのブロック等に関与している。この変異の現象はヒトやマウスのNav1.7イオンチャンネルでも観察されることがあるが、痛みのシグナル伝達を阻害する現象はほとんど起こらない。しかしアフリカハダカデバネズミの場合は、この部分の変異によって、痛みのシグナル伝達が遮断されるのである。研究チームによれば、この変異があることによって、アフリカハダカデバネズミは二酸化炭素の濃度が高い環境で生育する能力を進化によって獲得でき、酸に由来する痛みを感じなくなったのである。ただし、アフリカハダカデバネズミのNav1.7イオンチャンネル以外のイオンチャンネルが酸によって刺激を受けた場合は、痛覚センサー細胞は痛覚受容体を活性化させる。多くの哺乳類のNav1.7イオンチャンネルの遺伝子配列は解明されている。
同じような環境に生育する、洞窟性ココウモリ（Myotis Lucifigus）も、同様の遺伝子変異を有している。対照的に、樹洞性オオコウモリ（Pteropus vampyrus）は、アフリカハダカデバネズミや洞窟性ココウモリのように集団で生育するが、二酸化炭素の影響下には無い。研究チームによると、進化の過程で生育環境が類似している生物種は、類縁関係に無くても同じような特性を有するようになる。そして、アフリカハダカデバネズミや洞窟性ココウモリは、二酸化炭素や酸による痛みは感じなくなっているのだ。MDCの研究チームによる成果が意味することは、炎症性疾患を有する患者においては、常にイオンチャンネルが活性化しているのではないかという想定が成り立つと言うことである。
ルーウィン教授によると、いくつかの製薬会社は、イオンチャンネルをブロックする低分子医薬品の開発に乗り出しているらしい。ルーウィン教授の研究チームによる知見、即ち、3つのアミノ酸が変異したNav1.7イオンチャンネル内のタンパクサブユニットが、痛みのシグナル伝達を阻害するという機構を活用し、低分子化合物によって、この変異サブユニットをブロックする機構を模倣する戦略に則った新薬が、大いに期待できるのである。
[BioQuick News: Naked Mole-Rat Insensitive to Acid-Induced Pain Due to Altered Ion Channel ">
