Effect of Cholecystokinin on Serotonin Release from Cultured Neurons of Fetal Rat Medulla Oblongata

연수 신경세포 배양에서 세로토닌 분비에 대한 Cholecystokinin의 작용

Serotonergic neurons in medulla oblongata play an important role in the endogenous descending pain inhibitory system. To illucidate the factors involved in the regulation of medullary serotonergic neurons, we studied the effects of cholecystokinin (CCK) and agents acting on various second messenger systems on 5-hydroxytryptamine (5-HT) release from cultured neurons of rat fetal (gestational age 14th day) medulla oblongata. Cultured cells maintained for 10 days in vitro were stimulated for 48 hours with CCK or other neuropeptides at 10 micromolar concentration. CCK ($10{\mu}M$) and substance P ($10{\mu}M$) significantly increased. 5-HT release. However, somatostatin, proctolin, thyrotropin releasing hormone, and interleukin-6 did not have any effects on 5-HT release. Nimodipine ($1{\mu}M$), a calcium channel blocker, almost completely, and calmidazolium ($1{\mu}M$), a calmodulin antagonist, significantly inhibited the CCK-induced 5-HT release. The total 5-HT content (intracellular 5-HT plus released 5-HT) was significantly increased by CCK. However, the intracellular 5-HT content was not significantly changed by CCK. Forskolin ($5{\mu}M$), an adenylate cyclase activiator, but not $2{\mu}M$ phorbol myristate acetate (PMA), a protein kinase C activator, significantly enhanced 5-HT release. The total 5-HT content (intracellular 5-HT plus released 5-HT) was significantly increased by forskolin. However, the intracellular 5-HT content was not significantly changed by forskolin. PMA had no effect on intracellular 5-HT levels. These results suggest that CCK regulates serotonergic neurons in the medulla oblongata by enhancing 5-HT secretion through calcium influx and caimodulin, and that cyclic AMP system but not protein kinase C system is involved in 5-HT release.

연수의 세로토닌 신경계는 내재성 하행성 동통 억제계 (endogenous descending pain inhibitory system) 에 있어서 중추적인 역할을 하고 있다. 연수의 세로토닌 신경세포에 대한 cholecystokinin (CCK) 및 second messenger systems에 작용하는 약물들의 작용을 알아보기 위하여, 쥐의 태자 (태생 14일) 로부터 연수를 분리하여 10동안 배양한 후 5-hydroxytryptamine (5-HT)의 분비에 대한 cholecystokinin (CCK) 및 second messenger systems에 작용하는 약물의 영향을 연구하였다. 배양 10일된 세포에 여러 neuropeptide들을 $10{\mu}M$ 농도로 48 시간동안 자극한 결과, CCK 와 substance P에 의하여 5-HT의 분비가 증가됨을 관찰하였다. Somatostatin, proctolin, thyrotropin releasing hormone, 및 interleukin-6 은 5-HT의 분비에 있어서 아무런 영향이 없었다. 어떠한 second messenger가 CCK에 의한 5-HT 분비에 연관되어 있나를 알아보기 위하여 calcium channel 봉쇄제인 nimodipine, 그리고 calmodulin 길항제인 calmidazolium의 영향을 살펴본 결과 nimodipine ($1{\mu}M$)은 거의 완전하게, 그리고 calmidazolium ($1{\mu}M$)은 부분적으로 유의하게 CCK에 의한 5-HT의 분비를 억제하였다. 또한 adenyl cyclase의 활성도를 높이는 forskolin ($5{\mu}M$)은 5-HT의 분비를 증가시켰지만 protein kinase C(PKC)를 활성화시키는 phorbol myristate acetate (PMA)는 $2{\mu}M$ 농도에서 5-HT의 분비에 아무런 영향을 미치지 아니하였다. 이상의 연구결과, calcium channel을 통한 calcium influx와 세포내 calmodulin이 CCK에 의한 5-HT분비 증가에 있어서 중요한 역할을 함을 제시한다. 또한, 5-HT의 분비에 있어서 cyclic AMP system이 중요한 역할을 하나, PKC system은 5-HT의 분비에 연관이 없음을 제시하고 있다.