細胞内アルカリ化は、マウスのTRPA1の活性化により痛みの感覚を引き起こします

脊椎動物細胞には、生存のために非常に狭いpH範囲が必要です。それに応じて、細胞は、pHが実行可能な範囲から逸脱する状況の感覚および防御メカニズムを持っています。感覚ニューロンによる酸性pHのモニタリングは、過渡受容体潜在的バニロイド1チャネル（TRPV1）や酸センシングイオンチャネル（ASIC）を含むいくつかのイオンチャネルに起因していますが、これらの細胞がアルカリ性pHを検出するメカニズムはよく理解されていません。ここでは、Ca2+イメージングとパッチクランプ記録を使用して、アルカリ性pHを活性化した過渡受容体ポテンシャルカチオンチャネル、サブファミリーA、メンバー1（TRPA1）、およびこのイオンチャネルの活性化が侵害受容に関与していることを示しました。さらに、細胞内アルカリ化は、全細胞レベルでTRPA1を活性化し、内側の構成で単一チャネルの開口部が観察され、アルカリ性pHが内側からTRPA1を活性化したことを示しています。変異体の分析により、TRPA1の2つのN末端システイン残基が細胞内アルカリ化による活性化に関与していることが示唆されました。さらに、マウス後足への塩化アンモニウムの胞子内注射により、TRPA1欠損マウスでは観察されなかった痛みに関連した挙動が生じました。これらの結果は、アルカリ性pHがTRPA1の活性化により痛みの感覚を引き起こし、メカニズムがほとんど知られていないヒトアルカリpH関連感覚障害の一部の分子説明を提供する可能性があることを示唆しています。

Vertebrate cells require a very narrow pH range for survival. Cells accordingly possess sensory and defense mechanisms for situations where the pH deviates from the viable range. Although the monitoring of acidic pH by sensory neurons has been attributed to several ion channels, including transient receptor potential vanilloid 1 channel (TRPV1) and acid-sensing ion channels (ASICs), the mechanisms by which these cells detect alkaline pH are not well understood. Here, using Ca2+ imaging and patch-clamp recording, we showed that alkaline pH activated transient receptor potential cation channel, subfamily A, member 1 (TRPA1) and that activation of this ion channel was involved in nociception. In addition, intracellular alkalization activated TRPA1 at the whole-cell level, and single-channel openings were observed in the inside-out configuration, indicating that alkaline pH activated TRPA1 from the inside. Analyses of mutants suggested that the two N-terminal cysteine residues in TRPA1 were involved in activation by intracellular alkalization. Furthermore, intraplantar injection of ammonium chloride into the mouse hind paw caused pain-related behaviors that were not observed in TRPA1-deficient mice. These results suggest that alkaline pH causes pain sensation through activation of TRPA1 and may provide a molecular explanation for some of the human alkaline pH-related sensory disorders whose mechanisms are largely unknown.