有機酸代謝異常によって生成した有機酸は尿中に排出される。中でもメチルマロン酸は、近位尿細管上皮細胞において腎毒性を呈することが知られる。腎近位尿細管上皮細胞へのメチルマロン酸取り込みに関わる分子を明らかにするため、尿細管上皮細胞に発現する有機アニオントランスポーターによるメチルマロン酸の基質認識を評価した。これまでに、近位尿細管基底側膜に発現する有機アニオントランスポーターOAT1を介したメチルマロン酸の取り込みは示された一方、OAT3を介したメチルマロン酸取り込みは示されていない。本研究では、近位尿細管刷子縁膜に発現する有機アニオントランスポーターであるOAT4によるメチルマロン酸の基質認識を明らかにするため、tetracycline誘導性OAT4発現細胞を用いて解析した。OAT4は、基質によって、細胞内ジカルボン酸との交換輸送による取り込み及び細胞外塩化物イオンとの交換輸送による排出のいずれの方向への基質輸送にも関与する。しかし、細胞外塩化物イオンの有無にかかわらずOAT4を介したメチルマロン酸の輸送は示されなかった。そこで、尿細管刷子縁膜におけるメチルマロン酸の取り込み機構を解析にするため、ラット腎尿細管上皮細胞膜小胞を作成した。作成した膜小胞は、ほぼすべてが生体と同じ配向性を示すと算出され、ナトリウム依存性のD-glucose取り込みを示したことから、尿細管刷子縁における輸送機能を評価可能であると判断した。ラット腎刷子縁膜小胞を介した放射標識体メチルマロン酸の取り込みは、2分間、時間依存的に上昇し、4℃における取り込みは、37℃における取り込みの約20%であった。また、膜小胞を介した５分間のメチルマロン酸取り込みは、非標識メチルマロン酸10 mMまたはメチルマロン酸の構造異性体であるコハク酸10mMが小胞外液に存在することによって約50％減少した。これらより、近位尿細管刷子縁膜を介したメチルマロン酸輸送にはコハク酸感受性の輸送担体が介在することが示唆された。
Organic acids generated by disorders of organic acid metabolism are excreted in the urine. Of them, methylmalonic acid, a metabolite of methylmalonyl-CoA, exerts renal toxicity in the proximal tubules. Since both renal excretion and reabsorption are estimated in its renal excretion, substrate recognition of methylmalonic acid by renal brash border and basal organic anion transporters (OATs) were examined. OAT4, a bidirectional organic anion transporter located in brush border membrane of human proximal tubules is proposed to use chloride ion as a counterpart of organic anion exchange. However, OAT4-mediated uptake of methylmalonic acid was not detected both in the presence or absence of extracellular chloride. Then, rat kidney vesicles were prepared to analyze the transport mechanism of methylmalonic acid through the proximal tubules. Almost all resultant vesicles indicated right-side-out orientation, and sodium ion-dependent D-glucose uptake by the vesicles were detected. Thus, the vesicles were judged to be able to evaluate the transport through the brush border membrane of proximal tubules. The uptake of methylmalonic acid by the vesicles time dependently increased over 2 min and the uptake at 4ºC was decreased to 20% of the uptake at 37 ºC. Furthermore, uptake of tritium labeled-methylmalonic acid by the vesicles at 5 min was decreased almost half by the existence of extracellular unlabeled methyl malonic acid (10 mM) and succinic acid (10 mM), structural isomer of methylmalonic acid. Therefore, involvement of succinic acid sensitive-transporter was suggested in the reabsorption mechanism of methyl malonic acid through brush border membrane of proximal tubules.
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