흰쥐 부신 크로마핀 세포 칼슘통로 조절에 미치는 ATP의 효과 (Effect of ATP on Calcium Channel Modulation in Rat Adrenal Chromaffin Cells)

서지정보

· 발행기관 : 한국의학물리학회
· 수록지 정보 : 의학물리 / 25권 / 3호 / 157 ~ 166페이지
· 저자명 : 김경아, 구용숙

초록

뉴론에서 ATP는 분비 과립내에 신경전달물질과 함께 다량 저장되어 있다가 신경전달물질과 함께 분비되는 것으로 알려져 있으므로 신경전달물질의 자극-분비(stimulus-secretion) coupling 과정에 있어 중요한 조절작용을 할 것으로 기대된다.
그러므로 본 연구에서는 뉴론과 그 발생학적 기원이 동일한 부신수질 세포(adrenal chromaffin cell)를 대상으로 하여 세포막 칼슘통로를 통한 세포막 전류에 미치는 ATP의 영향을 측정함으로써 신경전달물질이 자극-분비 coupling 과정에 작용하는 ATP의 조절 작용을 알아보고자 하였다. 부신수질 세포의 칼슘통로를 통한 세포막 전류는 패치클램프 테크닉으로기록하였다. 10 mM Ba2＋을 포함한 세포 외 용액에서, Ba2＋ current는 0.1 mM ATP를 세포외부에 처치했을 때, 평균36±6% (n=6) 감소되어 나타났고 ATP를 씻어준 후 전류는 다시 회복되는 가역적 반응을 보였다. ATP의 전류 억제 기전을 알아보고자 칼슘통로에서 관찰되는 현상 중의 하나인 소통(facilitation)현상을 기록하였다. ＋80 mV의 큰 prepulse를 준후 바로 테스트 펄스를 주며 측정한 전류는 큰 prepulse에 의해 억제효과가 풀리는(disinhibition) 현상을 나타내었다. ATP처치 후 큰 자극을 주어 37±5% (n=11)의 Ba2＋ 전류 증가가 있었고 이는 ATP가 없는 상태에서 순수하게 큰 자극에 의해소통되는 25±3% (n=12)과 유의한 차이를 보였다(p＜0.05). ATP의 억제 기전이 G-protein을 매개로 한 것인지를 알아보고자 가수분해 되지 않는 GTP 유도체인 GTPγS를 세포 내에 준 후 Ba2＋ 전류를 기록하였다. GTPγS에 의해 55%의 전류크기의 감소가 있었고 이 환경에서 큰 prepulse를 인가하였을 때 34±4% (n=19)의 소통현상을 보였다. 이는 GTPγS가 없는 환경에서의 25±3% (n=12)의 소통현상을 보인 것과 유의한 차이를 보였다(p＜0.05). Ba2＋ current trace의 활성화 과정(activation)을 curve-fitting한 결과, control은 single exponential curve로 fitting된 반면, ATP 또는 GTPγS를 처치한 경우, 그리고 ATP와 GTPγS 모두 처치한 경우에서는 double-exponential curve로 가장 잘 fitting이 되었다. 즉, ATP나 GTPγS를처치했을 때 모두 전류가 더 느리게 활성화되는 모양을 나타내었고, 이상의 결과로 미루어 ATP와 GTPγS는 같은 방식으로 칼슘통로를 억제하고, 이러한 억제효과는 세포막에 아주 큰 전압을 걸어주면 칼슘 통로에 결합했던 G-protein이 막전압 의존적으로 떨어짐으로써 소실(disinhibition)된다고 해석된다. 본 연구에서 확인한 ATP의 칼슘통로 억제효과는 자체크로마핀 세포 또는 주변 세포에서 아드레날린이 적게 분비되게 하는 autocrine 또는 paracrine inhibition 과정의 중요한기전으로 작용할 것이다.

영어초록

ATP in quantity co-stored with neurotransmitters in the secretory vesicles of neurons, by being co-released withthe neurotransmitters, takes an important role to modulate the stimulus-secretion response of neurotransmitters.
Here, in this study, the modulatory effect of ATP was studied in Ca2＋ channels of cultured rat adrenal chromaffincells to investigate the physiological role of ATP in neurons. The Ca2＋ channel current was recorded in awhole-cell patch clamp configuration, which was modulated by ATP. In 10 mM Ba2＋ bath solution, ATP treatment(0.1 mM) decreased the Ba2＋ current by an average of 36±6% (n=8), showing a dose-dependency within therange of 10−4∼10−1 mM. The current was recovered by ATP washout, demonstrating its reversible pattern. Thiscurrent blockade effect of ATP was disinhibited by a large prepulse up to +80 mV, since the Ba2＋ currentincrement was larger when treated with ATP (37±5%, n=11) compared to the control (25±3%, n=12, withoutATP). The Ba2＋ current was recorded with GTPγS, the non-hydrolyzable GTP analogue, to determine if theblocking effect of ATP was mediated by G-protein. The Ba2＋ current decreased down to 45% of control withGTPγS. With a large prepulse (+80 mV), the current increment was 34±4% (n=19), which 25±3% (n=12) undercontrol condition (without GTPγS). The Ba2＋ current waveform was well fitted to a single-exponential curve forthe control, while a double-exponential curve best fitted the current signal with ATP or GTPγS. In other words,a slow activation component appeared with ATP or GTPγS, which suggested that both ATP and GTPγS causedslower activation of Ca2＋ channels via the same mechanism. The results suggest that ATP may block the Ca2＋channels by G-protein and this Ca2＋ channel blocking effect of ATP is important in autocrine (or paracrine)inhibition of adrenaline secretion in chromaffin cell.

참고자료

· 없음