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니코틴의 마우스 소뇌과립세포내 칼슘의 항상성 조절기전
Cellular Mechanism of Nicotine-mediated Intracellular Calcium Homeostasis in Primary Culture of Mouse Cerebellar Granule Cells

김원기    (이화여자대학교 의과대학 약리학교실, 의과학연구소 신경과학부   ); 배영숙    (이화여자대학교 의과대학 약리학교실, 의과학연구소 신경과학부  );
  • 초록

    세포내 칼슘농도는 신경세포의 다양한 기능에 매우 중요한 역할을 하고 있다. 본 연구에서는 일차배양한 마우스 소뇌과립세포에서 니코틴성 아세틸콜린 수용체가 특정 발생단계에 발현되고 세포내 칼슘의 농도조절에 관여하는 것을 관찰하였다. 니코틴에 의한 세포내 칼슘농도의 변화는 $^{45}Ca^{2+}$ 나 fura-2를 사용하여 형광법으로 측정하였다. 니코틴은 마우스 소뇌과립세포내 칼슘의 농도를 최대한 증가시키는 것으로 보인다. 반면에 일차배양한 Glia 세포들에서는 $^{45}Ca^{2+}$ 농도를 증가시키지 않았다. 세포내 칼슘농도에 미치는 니코틴의 효과는 NMDA 수용체에 대한 길항제에 의하여 억제되었다. 또한 Glutamate pyruvate transminase (GPT)를 사용하여 배양액의 글루타민산을 제거하면 니코틴효과가 소실되는 것이 관찰되었다. 이러한 결과는 니코틴에 의한 세포내 칼슘농도의 변화가 세포에서 유리된 글루타민산에 의한 간접적인 효과임을 암시한다. Fura-2를 사용한 형광법으로 실험한 결과 니코틴은 two phase로 세포내 칼슘농도를 증가시키는 것을 보여주었다. NMDA 수용체 길항제와 GPT는 단지 후기 plateau상만 억제하였다. 따라서 본 연구결과는 니코틴이 직접 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 자극하여 일시적으로 세포내 칼슘농도를 증가시키고 글루타민산을 유리하여 NMDA 수용체를 활성화시킴으로써 세포내 칼슘농도를 지속적으로 증가시키는 것으로 보여진다. 이러한 결과는 니코틴성 아세틸콜린 수용체가 특정한 발생과정에 발현되어 세포내 칼슘농도 조절에 관여함으로써 신경발생과정에서 중요한 역할을 할 수 있음을 보여주고 있다. state를 나타내는 것을 알 수 있다. 또한 $[^3H]DPCPX$ 를 이용한 competitive binding assay에서 0.1 mM GTP는 효현제인 PIA의 apparent affinity를 감소시켰으며, DPCPX의 apparent affinity는 증가시키고, CGS-15943에는 아무런 영향을 미치지 않았다. 이것은 상기의 $[^{35}S]GTP_{\gamma}S$ binding의 결과를 뒤받침해 주는 결과라고 생각된다.요한 역할을 할 수 있으리라 사료된다.X>$Ca^{2+}$ 에 의하여 활성화되는 $K^+$ 통로를 개방시킴으로 세포내 $Ca^{2+}$ 을 감소시켜 뇌 기저동맥의 이완반응을 매개하는 것으로 사료된다. 함량을 조정하므로, 흉선세포의 apoptosis에 억제적으로 작용할 수 있음을 시사하는 것으로 사료된다. 영양액에 의하여는 회복됨을 볼 수 있었으며 $Mg^{++}$ 증가 영양액에서는 억제, TTX 동시 투여시에는 완전히 소실되었다. 이상의 실험결과로 흰쥐 해마에서 $A_1-adenosine$ 수용체를 통한 adenosine의 NE 유리 감소는 TEA 및 4AP에 예민한 $K^+$ -통로가 관여하고 여기에는 세포외액의 Ca^{++}의 농도가 중요한 인자의 하나로 관여 하는 것으로 사료된다. 영상의 질을 크게 향상 시켜 줌으로 비가역 3구획모델에서의 PGA방법을 대체할 새로운 파라메터 영상구성방법으로 적합할 것이다.관계되며, YH439는 중금속으로 유도된 조직독성에 방어효과가 있음을 지지한다.총 아미노산의 순은


    Intracellular calcium concentration ( $[Ca^{2+}]_i$ ) may play a crucial role in a variety of neuronal functions. Here we report that in primary culture of mouse cerebellar granule cells nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) are expressed in a specific developmental stage and involved in the regulation of intracellular calcium homeostasis. Nicotine-mediated calcium responses were measured using $^{45}Ca^{2+}$ or fluorometrically using the calcium-sensitive fluorescent dye fura-2. Maximal uptake of $^{45}Ca^{2+}$ evoked by nicotine in mouse cerebellar granule cells were revealed $8{\sim}12$ days in culture. In contrast, nicotine did not alter the basal $^{45}Ca^{2+}$ uptake in cultured glial cells. In cerebellar granule cells nicotine-evoked $^{45}Ca^{2+}$ uptake was largely blocked by the NMDA receptor antagonists. Glutamate pyruvate transaminase (GPT). which removes endogenous glutamate, also prevented nicotine effects, implying the indirect involvement of glutamate in nicotine-mediated calcium responses. Fluorometric studies using fura-2 showed two phases of nicotine-evoked $[Ca^{2+}]_i$ rises: the initial rising phase and the later plateau phase. Interestingly, the NMDA receptor antagonists and GPT appeared to inhibit only the later plateau phase of nicotine-evoked $[Ca^{2+}]_i$ rises. The present results imply that nicotine mediated $^{45}Ca^{2+}$ uptake and $[Ca^{2+}]_i$ rises are attributed to the calcium fluxes through both nAchRs and NMDA receptors in a time-dependent manner. Consequently, nAChRs may play an important role in neuronal development by being expressed in a specific developmental stage and regulating the intracellular calcium homeostasis.


  • 주제어

    Nicotinic acetylcholine receptor (nAchR) .   Glutamate .   Cerebellar granule cell .   Primary culture .   $[Ca^{2+}]_i$ .   $^{45}Ca^{2+}$.  

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  • Kim, Won-ki (3)

    1. 1996 "흰쥐 대뇌피질 신경세포에 미치는 호모시스틴의 신경독성에 대한 S-nitrosation의 역할" The Korean journal of pharmacology : official journal of the Society of Pharmacology, Republic of Korea 32 (2): 169~175    
    2. 1998 "Cytoprotective Effects of Dihydrolipoic Acid and Lipoic Acid on the Oxidative Stress in Cultured Rat Cortical Neurons" The Korean journal of physiology & pharmacology : official journal of the Korean Physiological Society and the Korean Society of Pharmacology 2 (4): 427~433    
    3. 2000 "Molecular Cloning and Characterization of Serine/Threonine Phosphatase from Rat Brain" The journal of applied pharmacology : the official journal of the Korean Society of Applied Pharmacology 8 (2): 153~159    
  • 배영숙 (8)

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