주골반 신경절에서 protein kinase C에 의한 흥분성 GABAA 수용체의 조절

Abstract

[한글]주골반 신경절(MPG)은 방광, 전립선 및 음경 등과 같은 비뇨생식계 기관과 일부의 장(bowel)을 지배하며(Langworthy, 1965; Dail 등, 1975; Keast, 1991; De Groat 및 Booth, 1993), 배뇨(micturition)나 발기(erection)와 같은 자율신경 반사를 조절한다(Zoubek 등, 1993). 골반 장기에 분포하는 자율신경계의 활성화는 매우 다양한 생리적 기능을 담당한다. GABA(γ-aminobutyric acid)는 중추 신경계에서 주된 억제성 신경전달물질의 하나로 알려져 있으며, GABA 수용체는 몇 가지 효현제나 길항제들의 효과와 작용기전에 따라 3가지 아형(subtype)이 보고 되고 있다(Barnard 등, 1998; Lu 등, 1999). GABAA 수용체의 활성화는 Cl- 의 세포막 투과도를 증가시킨다. 대부분의 신경세포에서 이들 음이온들의 유입은 세포막 전압을 과분극(hyperpolarization) 시킨다(Farrant 및 Nusser, 2005). 본 실험에서는 주골반 신경절 세포에 GABAA 수용체가 존재하는지의 유무와 존재한다면 그 GABAA 수용체의 아형 및 기능을 확인하고, protein kinase C에 의한 수용체 조절의 특성의 일부를 규명해보고자 하였다.주골반 신경절에서 GABAA 수용체는 주로 교감신경에만 발현되어 있었으며, 막전압의 탈분극을 유도하는 흥분성 효과를 나타내었다. 면역염색결과 GABAA 수용체를 구성하는 β2 혹은 β3 subunits가 주로 교감신경에서 확인되었고, RT-PCR 결과 α1을 제외한 α2-6 아형과 β2, γ1 및 γ2가 확인되었으나, GABAC 수용체를 구성하는 ρ subunit는 검출되지 않았다. 주골반 신경의 교감신경에 존재하는 GABAA 수용체는 PKC activator들에 의해서 활성화되었고, 억제제들에 의해서는 억제되었는데, 이들의 효과는 세포내 칼슘이온과 무관하게 이루어졌다. 한편 diacylglycerol(DAG)의 세포투과형 유도체인 1, 2-oleoylacetylglycerol(OAG)에 의한 GABAA 수용체의 활성도는 변함이 없어서 이 과정에 관여하는 PKC는 비정형(atypical) PKC(aPKC)임을 알 수 있었고, 이를 RT-PCR을 통해 재확인할 수 있었다.GABA 유발 전류가 adenylyl cyclase(AC)-PKA의 activator에 의해서 증가하고, 억제제에 의해 감소하여 GABAA 수용체가 AC-PKA에 의해서도 조절받음을 확인하였다.이상의 결과로 미루어 보아 주골반 신경절의 교감신경세포에서 확인된 흥분성 GABAA 수용체는 PKC에 의해 더욱 강력히 활성화되며, 여러 아형 중 비정형 PKC가 관여한다. 이와 같은 효과는 교감신경 말단에서의 noradrenaline의 분비를 조절하여 더욱 효과적인 기능을 담당하고 이는 장(bowel) 운동, 배뇨 및 발기 등과 같은 최종 복강장기의 활성도를 조절하는 주요 인자가 될 수 있으리라 여겨진다.

[영문]Activation of autonomic nervous system in various pelvic organ plays a role of various physiological functions. Major pelvic ganglia(MPG) is implicated in autonomic reflexes such as penile erection and micturition in urogenital system and in bowel.γ-aminobutyric acid(GABA) is the major inhibitory neurotransmitter in the central nervous system, and its actions are mediated by subtypes of GABA receptors, GABAA, GABAB, and GABAC. GABAA, receptor consisting of α, β, γ and δ subunits is a heterooligomeric ligand-gated chloride channel. It is well known that the occupation of GABAA receptor by GABA leads to hyperpolarize the membrane potential due to increasing in chloride conductances in many neuronal cells.This study was performed to confirm which types fo GABAA receptors are expressed in the neurons of MPG and how protein kinase C(PKC) are involved in the regulation of GABAA receptor function.GABAA receptors are expressed particular in sympathetic MPG neurons and one mediated made excitatory function in neuronal excitability. Immuno-staining studies revealed that major expression pattern of GABAA subunits was β2 or β3 in sympathetic neurons and RT-PCR showed expression of mRNA for α2-6, β2, γ1 and γ2. However, mRNA of ρ subunit consisting of GABAC was not detected.The GABA-induced inward current was increased by PKC activators in time-dependent manner and decreased by PKC inhibitors. These effects were not associated with intracellular Ca2+ and OAG, membrane permeable diacylglycerol (DAG) analogue. This result means that the subfamily of PKC participating in activation of GABAA receptor is atypical PKC (aPKC). ξ isoform of aPKC was detected by RT-PCR. Taking together, we suggests that excitable GABAA receptor in sympathetic MPG neuron seemed to be regulated by aPKC. On the other hands, the GABA-induced current was decreased by PKA activators and increased PKA inhibitors. These results suggest that GABAA receptor could be also modulated by adenylyl cyclase-PKA.The regulatory roles of PKC on excitatory GABAA receptors in sympathetic neurons of MPG seemed to be an important factor to control the functional activity of various pelvic organs such as bowel movement, micturition and erection.