수컷 흰쥐 주 골반 신경절(Major Pelvic Ganglia)에서 아데노신에 의한 N-형 칼슘 전류의 조절

Abstract

[한글]

수컷 흰쥐의 주 골반 신경절(major pelvic ganglia, MPG)은 교감 신경과 부교감신경 모

두로부터 원심성 입력을 받아 방광, 전립선 및 음경과 같은 비뇨생색기를 지배하는 신경

절이다. 기능적으로는 배뇨 및 발기현상 등을 조절하는 중요한 생리적 역할을 담당하고

있으나, 아직 여러 전기생리학적인 특성들이 충분히 규명되어 있지 않아 신경조절 기전

및 그와 관계된 병적 상태들을 이해하는데 어려움이 있다. 한편 퓨린 뉴클레오사이드인

아데노신(adenosine)은 중추 및 말초신경계에서 억제성 신경전달물질로 작용을 나타내며,

이러한 작용은 세포막에 존재하는 아데노신 수용체를 매개로한다고 알려져 왔다. 골반

신경절에서도 아데노신에 의한 억제성 신경전달효과가 보고된바 있으나, 아직까지 세포수

준에서의 이온통로 조절기전 및 그 작용을 매개하는 수용체 아형은 규명되지 않은 상태이

다. 따라서 본 실험에서는 골반 신경절 세포에서 아데노신이 신경 흥분조절에 중요한 역

할을 담당하는 N-형 칼슘통로에 미치는 영항 및 그와 관계된 기전을 전기생리적 방법과

역전사 연쇄 중합반응(RT-PCR)을 이용하여 확인하고자 하였다.

주요 실험결과를 요약하면 아래와 같다.

첫째, 효소처리로 분리된 단일 골반 신경절 세포에서 전압 의존적 칼슘 전류를 전형적인

whole cell patch clamp 방법으로 측정한 결과, T-형 칼슘전류 존재 유·무에 따라 전체

세포를 크게 교감 신경세포와 그 외 부교감 신경을 포함한 기타 신경세포로 구분할 수

있었다. 아데노신은 농도 의존적으로 칼슘전류를 감소시켰으며(EC_50 = 313 nM), 그 억제

정도(최대 36%)는 위의 두 군간에 큰 차이가 없었다. 하지만 교감 신경세포에서의 T-형

칼슘전류는 아데노신에 의해 영향을 받지 않았다.

둘째, RT_PCR을 통해 주 골만 신경절 세포에 발현돤 아데노신 수용체 아형을 관찰한 결

과, A₁과 A_2a 수용체가 주로 발현되어 있음을 확인하였다.

셋째, A₁수용체의 선택적 효현제인 N^6-cyclopentyladenosine(EC_50 = 2200 nM)에 비해

효력이 현저히컸다. 또한 아데노신의 효과는 선택적 A₁수용체 차단제인 8-cyclopentyl-

1,3-dipropylxanthine(0.1 M)에 의해 완전히 억제되었다.

넷째, 아데노신의 효과는 세포 내 guanosine-5'-thiodiphosphate(2 mM)를 가하거나, per

tussis toxin(PTX; 500 ng/㎖) 전처치에 의해 현저히 억제되었다.

다섯째, 아데노신에 의한 억제효과는 막전압 의존적 억제의 특징적 현상인 막전압과 억

제효과 간의 종형(bell-shape) 양상, 이온통로 개방과정이 느려지는 점, 그리고 +80 mV탈

분극 자극 후 억제 정도가 감소하는 점 등을 모두 나타내었다.

이상의 실험 결과들로부터 아데노신은 골반 신경절에 존재하는 A₁수용체에 주로 작용하

여 N-형 칼슘전류를 억제함을 확인할 수 있었으며, 이러한 효과는 전압 의존성 양상을 나

타내었고, PTX-민감성 G 단백을 매개함이 관찰되었다. 아데노신에 의한 칼슘전류 억제효

과는 골반 신경절에서 흥분성을 억제하고 세포간 신호전달을 조절하는 중요한 기전 중 하

나일 것이라 사료된다.

[영문]

The major pelvic ganglia (MPGs) function as a relay center for autonomic pathways to the urogenital organs such as the urinary bladder, prostate and penis. Rat MPGs are unique among autonomic ganglia in that a single ganglion capsule contains two functionally distinct populations, adrenergic and nonadrenergic neurons. It is well known that adenosine acts as an important inhibitory neuromodulator in various neuronal tissues. This effect was suggested to be mediated by adenosine receptors

on the plasma membrane. It has been reported that adenosine decreased the synaptic transmission in cat bladder ganglia. Until now, however, the subtype of adenosine receptor and its ionic mechanisms in pelvic neurons are not studied yet. Therefore,

the effects of adenosine on calcium channels in MPG neurons were investigated in the present studies using whole-cell patch clamp and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis.

The main findings were as follow;

1. Two different subpopulations of MPG neurons could be distinguished by absence or presence of low voltage-activated (LVA) T -type Ca^(2+) channels. Adenosine inhibited the high voltage-activated (HVA) Ca^(2+) currents with dose-dependent

manner. However, adenosine did not modulate LVA T-type Ca^(2+) currents expressed only in adrenergic MPG neurons. There was no quantitative difference in inhibiting HV A Ca^(2+) currents between adrenergic and non-adrenergic MPG neurons.

2. RT-PCR analysis revealed that MPG neurons contained mRNAs encoding A₁ and A_(2a) receptors.

3. The rank order of potency for inhibiting HV A Ca^(2+) currents was N^6-cyclopentyladenosine (A₁-selective agonist; EC_(50) = 63 nM) > adenosine (EC_(50) = 212 nM) ≫CGS 21680 (A_(2a)-selective agonist; EC_(50) ; 2200 nM). These actions were

completely blocked by 100 nM 8-cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine, an A₁-selective antagonist.

4. The action of adenosine was significantly attenuated by internal dialysis of 2 mM guanosine-5-thiodiphosphate or overnight treatment of neurons with 500 ng/ml pertussis toxin.

5. The voltage-dependence of adenosine-induced current inhibition was evident by:

i) a bell-shape profile between the current inhibition and test potentials, ii) kinetic slowing in the presence of agonist, and iii) relief of the current inhibition by a conditioning prepulse to +80 mV.

6. A selective N-type Ca^(2+) channel blocker, 10 μM ω-conotoxin GVIA, nearly abolished the adenosine-induced current inhibition.

In summary, we concluded that adenosine inhibits N-type Ca^(2+) currents by activation of A₁ receptors via a voltage-dependent and PTX-sensitive pathway in rat MPG neurons. These data may explain how adenosine acts as an inhibitory modulator of ganglionic and neuromuscular transmission in the pelvic plexus.