近年、肥満、高血圧、およびインスリン抵抗性を呈する患者群の存在が認知されるようになり、Syndrome Xとして注目されている。このような病態の存在は血圧とインスリン作用との関連を想定させる。実際にこのような観点から血管系の機能に及ぼすインスリンの効果についての検討が進められ、インスリンが血管系に対して収縮抑制作用を有することが明らかとなった。

　メサンギウム細胞は腎糸球体内で糸球体毛細血管係蹄の間、いわゆるメサンギウム領域に存在する細胞である。機能については長いこと明らかでなかったが、近年におけるさまざまな検討により従来は単なる支持組織と考えられていたメサンギウム細胞が収縮能、増殖能、貪食能、種々の生理的活性物質の産生および分泌などさまざまな機能を有し、これらがお互いに密接に関連し合って糸球体機能の生理的調節に関与していることが明らかとなってきた。中でも収縮能はメサンギウム細胞を特徴づける最も重要な働きの一つであり、メサンギウム細胞の収縮変化により糸球体濾過面積および糸球体濾過係数(Kf)が変化し、これにより腎糸球体内の血行動態が変化すると考えられている。

　高血圧発症モデルラットの腎臓を摘出し、代わりに各々のコントロールラットの腎臓を移植すると高血圧が発症しなくなるという腎交叉移植の実験により、腎臓に内在する異常が一次的に高血圧の発症に重要な意義を持つ可能性が提唱されている。これに関連して、高血圧の発症と腎臓の異常との関わりについての検討がさまざまな高血圧モデル動物を用いて行われているが、そのうちメサンギウム細胞の機能についての検討はほとんどなされていない。しかしながら、先に述べた通りメサンギウム細胞の収縮変化はKfの変化を通じて腎糸球体内の血行動態の調節に関与していると考えられており、したがってメサンギウム細胞の収縮およびその調節機構の異常はGFRの変化を通じて細胞外液量の調節異常を導き、その結果として高血圧が発症する可能性が推測される。すなわち、メサンギウム細胞の収縮機能の異常は糸球体血行動態の変化を通じて高血圧発症の一因と成りうるものと考えられる。

　メサンギウム細胞は8週齢の雄Wistarラット、4週齢および8週齢の雄SHR、およびSHRと同週齢の雄Wistay Kyotoラット(WKY)、各々の単離糸球体を培養することにより得られた。本研究において、細胞内Ca²⁺濃度の実験および[¹²⁵I]-IGF-I受容体結合実験では第3〜8継代の細胞を用い、細胞収縮実験では第1および2継代の細胞を用いた。

　細胞内Ca²⁺濃度はfura-2法を用いて測定した。

　細胞収縮実験は半定量分析法を用いて行った。

　30pM[¹²⁵I]-IGF-Iおよびラベルしていないさまざまな濃度(0.01〜30nM)のIGF-Iを用いて受容体競合結合実験を行った。

　正常のメサンギウム細胞の収縮機能に及ぼすインスリンの効果を調べる目的で、Wistarラットより単離培養したメサンギウム細胞を用いて実験を行った。5g/mlのインスリンまたはvehicleで2時間前処置したメサンギウム細胞のPAF100nM投与による細胞内Ca²⁺濃度変化を測定した。基礎値に関してはインスリン投与による差を認めないが、PAF投与によるピーク値および持続相の細胞内Ca²⁺濃度はインスリン投与により有意に抑制された。

　このPAFによる細胞内Ca²⁺濃度上昇に及ぼすインスリンの効果に関して、インスリンの投与時間について検討を行った。5g/mlのインスリンで各々0、5、30、120分間前処置したときのPAF100nMによる細胞内Ca²⁺濃度変化を測定した。PAFによる細胞内Ca²⁺濃度上昇へのインスリンの効果はインスリン投与30分後より認められ、かつ時間依存性であった。

　インスリンの濃度について検討を行った。各々0.05、0.5、5g/mlの濃度のインスリンおよびvehicleで2時間前処置したときのPAF100nMによる細胞内Ca²⁺濃度変化を測定した。インスリンの効果は0.5g/mlより認められ、かつ用量依存性であった。

　インスリンの効果はPAF以外の血管作動性物質でも認められた。PAFと同様にインスリンはAngIIおよびET-1による細胞内カルシウム濃度上昇を有意に抑制した。

　インスリンの効果の機序を調べる目的で、細胞外Ca²⁺を除いたときのPAFによる細胞内Ca²⁺濃度上昇へのインスリンの効果について検討した。これまでと同様に5g/mlのインスリンまたはvehicleで2時間前処置したメサンギウム細胞のPAF100nM投与による細胞内Ca²⁺濃度変化を測定した。細胞外Ca²⁺を除くことにより持続相は認められなくなった。細胞外Ca²⁺存在下で認められた細胞内Ca²⁺濃度上昇へのインスリンによる抑制効果が細胞外Ca²⁺が除かれた状態では全く認められなかった。以上の結果より、細胞内Ca²⁺濃度上昇に及ぼすインスリンの抑制効果に細胞外から細胞内へのCa²⁺流入の抑制が関与している可能性が示唆された。

　インスリンの効果は0.5g/ml以上の濃度で認められたが、これはインスリンの生理的濃度と比べ約100〜1000倍高い。そこでこのメサンギウム細胞におけるインスリンの効果がIGF-I受容体を介して発現している可能性を考え、IGF-Iを用いて同様の検討を行った。50ng/mlという生理的濃度のIGF-Iまたはvehicleで2時間前処置したメサンギウム細胞のPAFによる細胞内Ca²⁺濃度変化を測定した。高濃度のインスリン同様、生理的濃度のIGF-IはPAFによる細胞内Ca²⁺濃度上昇を有意に抑制した。以上の結果より、インスリンによる細胞内Ca²⁺濃度上昇抑制効果はIGF-I受容体を介して発現している可能性が示唆された。

　メサンギウム細胞の細胞収縮に及ぼすインスリンおよびIGF-Iの効果について検討を行った。細胞を高濃度のインスリン(5g/ml)、生理的濃度のIGF-I(50ng/ml)、またはそれぞれのvehicleで30分間前処置し、AngII100nMによる細胞収縮を検討した。細胞内Ca²⁺濃度上昇への効果と同様、高濃度のインスリンおよび生理的濃度のIGF-IはいずれもAngIIによる細胞収縮を有意に抑制した。

　SHRおよびそのコントロールであるWKYのメサンギウム細胞を用いてインスリンの効果を検討した。これまでと同様に5g/mlのインスリンまたはvehicleで2時間前処置したメサンギウム細胞の100nM PAF、AngII、ET-1による細胞内Ca²⁺濃度変化を測定した。WKYではこれまでと同様、血管作動性物質による細胞内Ca²⁺濃度上昇へのインスリンによる抑制効果を認めたが、SHRでは4週齢、8週齢いずれのメサンギウム細胞においてもインスリンによる効果を全く認めなかった。

　IGF-Iを用いた検討でもインスリンと同様の結果が得られた。WKYメサンギウム細胞ではPAFによる細胞内Ca²⁺濃度上昇へのIGF-Iによる抑制効果を認めたが、SHRではIGF-Iによる効果を認めなかった。

　細胞収縮に及ぼすインスリンの効果についても同様であった。WKYメサンギウム細胞ではAngIIによる細胞収縮へのインスリンによる抑制効果を認めたが、SHRでは4週齢、8週齢いずれのメサンギウム細胞においてもインスリンによる効果を認めなかった。

　SHRメサンギウム細胞のIGF-I受容体がWKYと異なっているか検討する目的で[¹²⁵I]-IGF-I受容体結合実験を行った。細胞はWKY、SHRいずれも4週齢のものを用いた。WKY、SHRともに単一の結合様式からなるIGF-I受容体の存在が示唆された。WKYおよびSHRメサンギウム細胞ではIGF-Iの受容体数および解離定数に明らかな相違を認めなかった。以上の結果より、SHRメサンギウム細胞ではIGF-I受容体より後の細胞内シグナル伝達に何か異常が存在している可能性が示唆された。