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Zonisamide can ameliorate the voltage-dependence alteration of the T-type calcium channel Cav3.1 caused by a mutation responsible for spinocerebellar ataxia

原 直之 広島大学

2021.02.22

概要

【背景】
電位依存性カルシウムチャネル(VDCC)の1つであるT型VDCCは、脳では神経細胞の活動電位の発火パターンの調節などに寄与し、てんかん発作、パーキンソン病など様々な症候や疾患との関わりが示唆されている。我々は以前からT型VDCCのアイソフォームの1つであるCaV3.1をコードする遺伝子CACNA1Gの変異により発症する新規の脊髄小脳変性症(SCA)であるSCA42について報告してきた。SCA42の患者は基本的には小脳失調症状のみを呈するが、我々の経験したSCA42患者は頚部の振戦も呈しており、この症状に対して低用量のゾニサミド(25mg/日)が著効した。ゾニサミドは日本では抗てんかん薬や抗パーキンソン病薬として使用されており、T型VDCCに対する阻害作用など様々な作用機序が知られている。CaV3.1は下オリーブ核や小脳に豊富に分布しており、振戦の発生に関与していると考えられている。我々やCoutelierらのグループは、変異型CaV3.1では電位依存性が変化することを報告しており、SCAの発症や病態に関与していると考えている。本研究では、培養細胞を用いてゾニサミドによる変異型CaV3.1の電位依存性の異常に対する改善効果を電気生理学的に検証した。

【方法】
GFPと共に野生型または変異型CaV3.1を強制発現させたHEK293T細胞に対してゾニサミドまたはエホニジピンを投与しパッチクランプ法にて電位依存性の変化を測定した。エホニジピンは、我々の経験したSCA42患者の振戦に対して全く効果がなかったT型VDCC阻害薬である。ゾニサミドの濃度は10µM、50µM、エホニジピンの濃度は5µMとした。ゾニサミドは投与後の個体の血中濃度と脳内濃度がほぼ同等であるという既報告を参考に、実際の患者の内服量に相当する血中濃度から推定し濃度設定した。エホニジピンは中枢移行性が悪いとの報告があるため、内服量に相当する血中濃度に準じて濃度設定した。実験結果はR(version3.6.0)を用いて重回帰分析にて解析した。有意水準はp＜0.05に設定した。

【結果】
GFP陽性の野生型または変異型CaV3.1を強制発現させた細胞にカリウムチャネル拮抗薬を含む細胞外液を灌流させパッチクランプ法にて電流を測定した。膜電位を−100mVに過分極させたのち段階的に脱分極させることでT型VDCCの速やかに不活化される内向き電流が測定できた。まず、コントロール条件にてカルシウム電流測定を行い、既報告通り変異型CaV3.1では電位依存性が変化し、チャネルの活性化曲線(steady-state activation curve)は脱分極側にシフトすることを確認した。次に、ゾニサミドを投与すると、変異型CaV3.1の活性化曲線は濃度依存性に過分極方向にシフトし、50%活性化電位(half-conductance of the activation potential)は有意に減少し(p=0.006)、野生型CaV3.1の50%活性化電位と比較して有意差はなくなった(p=0.625)。本研究で設定した濃度のゾニサミドではcurrent density(CaV3.1電流ピーク値/細胞膜容量)の値は野生型、変異型CaV3.1ともに有意な減少はなく、変異やゾニサミド投与の有無によってCaV3.1の活性化曲線の傾き(slope factor)にも変化はなかった。これらから、患者の内服用量に相当するゾニサミドはT型VDCCの阻害作用を介さず変異型CaV3.1の活性化曲線を過分極方向に平行にシフトさせ、野生型CaV3.1の活性化曲線に近づけてチャネルの電位依存性を改善させる可能性が示唆された。野生型CaV3.1に対して同じ濃度のゾニサミドを投与しても活性化曲線は変化しなかった(p=0.782)。また、ゾニサミドは野生型、変異型CaV3.1ともにチャネルの不活性化には影響しなかった。一方で、エホニジピンは野生型、変異型CaV3.1ともにチャネルの電位依存性をはじめとした電気生理学的特性に影響しなかった。

【考察・結論】
ゾニサミドは変異CaV3.1の電位依存性を改善するという他のT型VDCC阻害薬とは異なる特徴を持っていることが示唆された。CaV3.1は振戦の発生に関与していると考えられているが、ゾニサミドにより変異CaV3.1の電位依存性が改善されることで我々の経験したSCA42患者の振戦に有効であった可能性が示唆された。パーキンソン病ではゾニサミドの神経保護効果や疾患の進行を遅らせる効果についての報告がある。SCA42でも早期からゾニサミドを内服することで振戦以外の症状にも著効し疾患の進行抑制に寄与するかどうかはさらなる検討が必要である。

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参考文献

1. Morino H, Matsuda Y, Muguruma K, Miyamoto R, Ohsawa R, Ohtake T, et al. A mutation in the low voltage-gated calcium channel CACNA1G alters the physiological properties of the channel, causing spinocerebellar ataxia. Mol Brain. 2015;8:89.

2. Coutelier M, Blesneac I, Monteil A, Monin ML, Ando K, Mundwiller E, et al. A recurrent mutation in CACNA1G alters Cav3.1 T-type calcium-channel conduction and causes autosomal-dominant cerebellar ataxia. Am J Hum Genet. 2015;97:726–37.

3. Hashiguchi S, Doi H, Kunii M, Nakamura Y, Shimuta M, Suzuki E, et al. Ataxic phenotype with altered Cav3.1 channel property in a mouse model for spinocerebellar ataxia 42. Neurobiol Dis. 2019;130:104516.

4. Kimura M, Yabe I, Hama Y, Eguchi K, Ura S, Tsuzaka K, et al. SCA42 mutation analysis in a case series of Japanese patients with spinocerebellar ataxia. J Hum Genet. 2017;62:857–9.

5. Li X, Zhou C, Cui L, Zhu L, Du H, Liu J, et al. A case of a novel CACNA1G mutation from a Chinese family with SCA42: a case report and literature review. Medicine (Baltimore). 2018;97:e12148.

6. Hara N, Nezu T, Kobatake K, Morino H, Kawakami H, Maruyama H. Treatment of intractable resting tremor of spinocerebellar ataxia 42 with zonisamide. J Neurol Sci. 2019;396:119–20.

7. Murata M, Horiuchi E, Kanazawa I. Zonisamide has benefcial efects on Parkinson’s disease patients. Neurosci Res. 2001;41:397–9.

8. Murata M. Novel therapeutic efects of the anti-convulsant, zonisamide, on Parkinson’s disease. Curr Pharm Des. 2004;10:687–93.

9. Kito M, Maehara M, Watanabe K. Mechanisms of T-type calcium channel blockade by zonisamide. Seizure. 1996;5:115–9.

10. Matar N, Jin W, Wrubel H, Hescheler J, Schneider T, Weiergräber M. Zonisamide block of cloned human T-type voltage-gated calcium channels. Epilepsy Res. 2009;83:224–34.

11. Park YG, Park HY, Lee CJ, Choi S, Jo S, Choi H, et al. Ca(V)3.1 is a tremor rhythm pacemaker in the inferior olive. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107:10731–6.

12. Matsumoto K, Miyazaki H, Fujii T, Kagemoto A, Maeda T, Hashimoto M. Absorption, distribution and excretion of 3-(sulfamoyl[14C]methyl)- 1,2-benzisoxazole (AD-810) in rats, dogs and monkeys and of AD-810 in men. Arzneim Forsch/Drug Res. 1983;33(II):961–8.

13. Calhoun JD, Hawkins NA, Zachwieja NJ, Kearney JA. Cacna1g is a genetic modifer of epilepsy caused by mutation of voltage-gated sodium channel Scn2a. Epilepsia. 2016;57:e103-107.

14. Calhoun JD, Hawkins NA, Zachwieja NJ, Kearney JA. Cacna1g is a genetic modifer of epilepsy in a mouse model of Dravet syndrome. Epilepsia. 2017;58:e111–5.

15. Perez-Reyes E. Molecular physiology of low-voltage-activated t-type calcium channels. Physiol Rev. 2003;83:117–61.

16. Beurrier C, Congar P, Bioulac B, Hammond C. Subthalamic nucleus neurons switch from single-spike activity to burst-fring mode. J Neurosci. 1999;19:599–609.

17. Yang YC, Tai CH, Pan MK, Kuo CC. The T-type calcium channel as a new therapeutic target for Parkinson’s disease. Pfugers Arch. 2014;466:747–55.

18. Tai CH, Yang YC, Pan MK, Huang CS, Kuo CC. Modulation of subthalamic T-type Ca(2+) channels remedies locomotor defcits in a rat model of Parkinson disease. J Clin Invest. 2011;121:3289–305.

19. Tai CH, Pan MK, Lin JJ, Huang CS, Yang YC, Kuo CC. Subthalamic discharges as a causal determinant of parkinsonian motor defcits. Ann Neurol. 2012;72:464–76.

20. Miwa H, Kondo T. T-type calcium channel as a new therapeutic target for tremor. Cerebellum. 2011;10:563–9.

21. Yang Z, Barrow JC, Shipe WD, Schlegel KS, Shu Y, Yang FV, et al. Discovery of 1,4-substituted piperidines as potent and selective inhibitors of T-type calcium channels. J Med Chem. 2008;51:6471–7.

22. Asanuma M, Miyazaki I, Diaz-Corrales FJ, Miyoshi K, Ogawa N, Murata M. Preventing efects of a novel anti-parkinsonian agent zonisamide on dopamine quinone formation. Neurosci Res. 2008;60:106–13.

23. Asanuma M, Miyazaki I, Diaz-Corrales FJ, Kimoto N, Kikkawa Y, Takeshima M, et al. Neuroprotective efects of zonisamide target astrocyte. Ann Neurol. 2010;67:239–49.

24. Ikeda K, Yanagihashi M, Miura K, Ishikawa Y, Hirayama T, Takazawa T, et al. Zonisamide cotreatment delays striatal dopamine transporter reduction in Parkinson disease: a retrospective, observational cohort study. J Neurol Sci. 2018;391:5–9.

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