• 한국응용약물학회:학술대회논문집
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• 한국응용약물학회 1995년도 춘계학술대회
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• pp.87-87
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• 1995

The muscarinic effects of carbachol were compared on the isolated ileums of guinea-pig, rat and rabbit to elucidate the underlying mechanism of species differences in sensitivity for carbachol. The ED$\_$50/ value estimated on the guinea-pig ileum was 4 to 6-fold lower than those obtained on the rat and rabbit ileums, but the K$\_$A/ values of carbachol determined by functional assays were almost identical with 12-l7 ${\mu}$M in all of three ileums. The competition data of carbachol for [$^3$H]QNB binding were best described by a two-site model yielding the Ki values of 0.4-0.6${\mu}$M and 12-16${\mu}$M for high(K$\_$H/) and low(K$\_$L/) affinity sites, respectively. The low affinity dissociation constants(K$\_$L/) of carbachol determined from receptor binding studies thus were not significantly different from the K$\_$A/ values estimated from functional studies. The percentage of receptor occupation that carbachol requires for half-maximal response was approximately 3 to 5-fold lower in guinea-pig compared to rat and rabbit whereas the density of muscarinic binding sites per gram of ileum measured by [$^3$H]QNB saturation isotherms was two-fold higher in guinea-pig than that in rat and rabbit. Therefore, the numbers of muscarinic receptors occupied at ED$\_$50/ values of carbachol were about two-fold lower in guinea-pig, suggesting two-fold greater intrinsic efficacy. These results indicate that the guinea-pig ileum has higher muscarinic receptor density and greater intrinsic efficacy for carbachol than the rat and rabbit ileums.

• 대한약리학회지
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• 제32권3호
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• pp.311-321
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• 1996

$M_1$과 $M_2$ 무스카린성 수용체의 두 번째 transmembrane domain의 C-말단에는 leucine(L), tyrosine(Y), threonine(T)로 구성된 3중체(triplet)가 있다. 이 3중체는 $M_2$ 무스카린성 수용체에서는 두 번째 transmembrane domain과 첫 번째 세포외 고리사이의 연접부위에서 LYT-LYT의 반복구조로 존재하며 $M_1$ 무스카린성 수용체에서는 흥미롭게도 LYT-TYL의 역상구조로 존재한다. 본 연구에서는 site-directed mutagenesis방법을 사용하여 이와 같은 특이한 구조적차이가 두 subtype의 수용체의 기능상 차이와 관련한 역할을 가지고 있는지를 확인하고자 하였다. $M_1$ 수용체에서는 LYTTYL서열을 $M_2$ 수용체의 서열에 해당하는 LYTLYT로 mutation시켰으며 $M_2$ 수용체에서는 LYTLYT8서열을 $M_1$ 수용체의 서열에 해당하는 LYTTYL로 mutation시켰다. 이와같은 mutation은 $M_1$과 $M_2$ 수용체에서 효능제 carbachol의 수용체 결합친화력에 유의한 변화를 주지 않았다. 또한 $M_1$ 수용체에서의 mutation은 cyclic AMP 증가작용에 대한 coupling은 변화시키지 않고 phosphoinositides (PI) hydrolysis 촉진작용과 세포내 $Ca^{2+}$ 농도 상승을 현저히 증가시켰다. 또한 $M_2$ 수용체에서의 mutation은 adenylate cyclase 억제에 대한 coupling은 변화시키지 않고 PI hydrolysis 촉진을 약간 증가 시켰다. 이상의 결과는 $M_1$과 $M_2$ 수용체에서 LYTTYL/LYTLYT 아미노산 서열의 차이는 두 수용체의 PI hydrolysis에 대한 coupling을 조절하는 역할을 하지만, 두 수용체 사이에서 ligand 결합과 신호전달계의 차이를 구분하는데 중요한 역할을 하지는 않는다.

• BMB Reports
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• 제29권6호
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• pp.525-529
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• 1996

Ligand binding properties of muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) in the nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) were characterized by using filtration binding assays. Scatchard analysis using $[^{3}H]N-methylscopolamine$ ($[^{3}H]NMS$) showed that the dissociation constant ($K_d$) and the maximum binding value ($B_{max}$) were $3.3{\pm}0.8{\times}10^{10}$ M and $9.0{\pm}1.1$ fmol/mg protein, respectively. Binding competition experiments indicated that the affinities of C. elegans mAChRs to atropine, scopolamine, and oxotremorine were similar to those of mammalian mAChRs. Pirenzepine binding experiments revealed that the binding pattern of mAChRs in C. elegans closely resembled that of mAChRs in rat brain, suggesting that the receptors consist primarily of Ml subtype. The affinity of mAChRs for oxotrernorine was significantly affected by guanylylimidodiphosphate (Gpp(NH)p), a non hydrolyzable GTP analog, suggesting that mAChRs in C. elegans might be coupled to G proteins. The data presented here indicate the possibility that C. elegans provides a living animal model to study the action mode of the muscarinic cholinergic system.

• Biomolecules & Therapeutics
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• 제7권4호
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• pp.307-314
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• 1999

The human muscarinic acetylcholine receptor (mAChR) subtypes Hml, Hm2 and Hm3 have been expressed in insect cells (Spodoptera frugiperda, Sf9) using the baculovirus expression system. Expression of relevant DNA, transcript and receptor proteins was identified by PCR, Northern blotting and [$^{3}H$]QNB binding, respectively. As assessed by [$^{3}H$]QNB binding sites, yields of muscarinic receptors in membrane preparations in this study were as about 5-20 times high as those in mammalian cells reported in previous studies. The [$^{3}H$]QNB competition binding studies with well-known subtype-selective mAChR antagonists showed that the receptors expressed in Sf9 cells retain the pharmacological characteristics expected for the ml , m2 and m3 muscarinic receptors. The ml-selective antagonist, pirenzepine, displayed a considerably higher affinity for Hml by 110-fold and 35-fold than for Hm2 and Hm3, respectively, The m2-selective methoctramine displayed a significantly higher affinity for Hm2 than for Hml and Hm3 (10- and 26-fold, respectively). p-F-HHSiD exhibited high affinity for Hm3 that is not significantly different from those for Hml, but 66-fold higher than its affinity for Hm2. The functional coupling of the recombinant receptors to second messenger systems was also examined. While both Hml and Hm3 stimulated phosphoinositide hydrolysis upon activation by carba-chol, Hm2 produced no response. On the other hand, activation of mAChRs induced the inhibition of forsko-lin-stimulated cyclic AMP formation in Hm2-expressing cells, whereas the significant dose-dependent increase in or poor response on cyclic AMP formation were produced in Hml or Hm3-expressing cells, respectively. These results indicate the differential coupling of recombinant Hml, Hm2 and Hm3 receptors expressed in SF9 cells to intracellular signalling system.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제20권4호
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• pp.407-414
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• 2016

This study was performed to investigate whether the spinal cholinergic and serotonergic analgesic systems mediate the relieving effect of electroacupuncture (EA) on oxaliplatin-induced neuropathic cold allodynia in rats. The cold allodynia induced by an oxaliplatin injection (6 mg/kg, i.p.) was evaluated by immersing the rat's tail into cold water ($4^{\circ}C$) and measuring the withdrawal latency. EA stimulation (2 Hz, 0.3-ms pulse duration, 0.2~0.3 mA) at the acupoint ST36, GV3, or LI11 all showed a significant anti-allodynic effect, which was stronger at ST36. The analgesic effect of EA at ST36 was blocked by intraperitoneal injection of muscarinic acetylcholine receptor antagonist (atropine, 1 mg/kg), but not by nicotinic (mecamylamine, 2 mg/kg) receptor antagonist. Furthermore, intrathecal administration of $M_2$ (methoctramine, $10{\mu}g$) and $M_3$ (4-DAMP, $10{\mu}g$) receptor antagonist, but not $M_1$ (pirenzepine, $10{\mu}g$) receptor antagonist, blocked the effect. Also, spinal administration of $5-HT_3$ (MDL-72222, $12{\mu}g$) receptor antagonist, but not $5-HT_{1A}$ (NAN-190, $15{\mu}g$) or $5-HT_{2A}$ (ketanserin, $30{\mu}g$) receptor antagonist, prevented the anti-allodynic effect of EA. These results suggest that EA may have a significant analgesic action against oxaliplatin-induced neuropathic pain, which is mediated by spinal cholinergic ($M_2$, $M_3$) and serotonergic ($5-HT_3$) receptors.

• 대한핵의학회지
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• 제27권1호
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• pp.28-34
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• 1993

Using in vitro autoradiography with a digital autoradiography system and radioreceptor assay, the distribution and the binding characteristics of the muscarinic cholinergic receptors (mAChR) were studied in regions of rat brain. Radioreceptor assay revealed that mAChR could be measured with saturation binding assay in the brain and heart homogenates: No difference in Kd or Bmax of the brain or heart was found between the normal Wistar rats and SHR rats. Specific binding of $^3H$ quinuclidinyl benzilate (QNB) increased and saturation was reached by 2 hours after incubation with slide-mounted brain tissue. The distribution of mAChR was heterogeneous along the fields of brain. Affinity (Kd) of mAChR was not different significantly among cortex, hippocampus and caudate-putamen. No difference was found between normal rats and SHR strain. More receptors (Bmax) were found in the cortex and hippocampus than in the caudate-putamen in normal rats. More receptors were found in the cortex and caudate-putamen in SHR rats than in normal rats. Radioreceptor assay and digital autoradiographic analysis of affinity and number of mAChR gave the same results. With the above findings, we concluded that we could use digital autoradiographic system with $^3H$-QNB in the characterization of mAChR of rats and that the cortex and caudate-putamen of SHR strain rats have more receptors than those of normal rats.

• 대한약리학회지
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• 제27권2호
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• pp.89-97
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• 1991

가토 해마(hippocampus)에서 acetylcholine(ACh) 유리에 미치는 cAMP의 역할에 관한 지견을 얻고자하여 $[^3H]-choline$으로 평형시킨 해마 slice 및 시냅토솜(synaptosome)을 사용하여 $[^3H]-ACh$ 유리에 미치는 여러가지 약물들의 영향을 관찰하였다. Adenylate cyclase 활성화제인 forskolin$(0.1{\sim}30{\mu}M)$은 전기 및 고농도 $K^+$ 자극에 의한 $[^3H]-ACh$ 유리를 용량 의존적으로 증가시켰으며, dbcAMP 또한 ACh 유리를 강화시켰다. Muscarine성 흥분제인 oxotremorine$(0.1{\sim}30{\mu}M)$은 전기 및 $K^+$ 자극에 의한 $[^3H]-ACh$ 유리 효과를 용량 의존적으로 감소시켰으며, 이러한 효과는 forskolin 및 atropine에 의하여 차단됨을 관찰할 수 있었다. 한편 $K^+-channel$ 억제제인 glibenclamide$(1,\;10{\mu}M)$는 자체로는 $K^+$ 자극에 의한 $[^3H]-ACh$ 유리를 약간 억제시킴을 관찰할 수 있었으며, 대량의 forskolin$(10\;{\mu}M)$에 의한 $[^3H]-ACh$의 증가효과를 감약시킴을 알 수 있었다. 이상의 실험 결과로 가토 해마의 presynaptic muscarinic autoreceptor를 통한 ACh 유리의 조절에는 세포내 cAMP의 관여가 확실하다 하겠으나, 일부 $K^+-currents$의 관여를 배제할 수는 없을 것으로 사료된다.

• Archives of Pharmacal Research
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• 제28권8호
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• pp.930-935
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• 2005

We have investigated the effects of relatively high concentration of carbachol (CCh), an agonist of muscarinic acetylcholine receptor (mAChR), on cardiac automaticity in mouse heart. Action potentials from automatically beating right atria of mice were measured with conventional microelectrodes. When atria were treated with $100{\mu}M$ CCh, atrial beating was immediately arrested and diastolic membrane potential (DMP) was depolarized. After exposure of the atria to CCh for $\~4 min$, action potentials were regenerated. The regenerated action potentials had lower frequency and shorter duration when compared with the control. When atria were pre-exposed to pirenzepine $(1{\mu}M)$, an $M_1$ mAChR antagonist, there was complete inhibition of CCh-induced depolarization of DMP and regeneration of action potentials. Pre-exposure to AFDX-116 (11 ({2-[(diethylamino)-methyl]-1-piperidyl}acetyl)-5, 11-dihydro-6H-pyridol[2,3-b][1,4] benzodiazepine-6-one base, $1{\mu}M$), an $M_2$ mAChR antagonist, failed to block CCh-induced arrest of the beating. However, prolonged exposure to CCh elicited gradual depolarization of DMP and slight acceleration in beating rate. Our data indicate that high concentration of CCh depolarizes membrane potential and recovers right atrial automaticity via $M_1$ mAChR, providing functional evidence for the role of $M_1$ mAChR in the atrial myocytes.

• 생명과학회지
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• 제31권7호
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• pp.662-670
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• 2021

카할세포는 위장관 근육의 pacemaker 세포이다. 이번 연구는 생쥐 소장에서 얻은 카할세포를 배양하여 노르아드레날린성 및 세로토닌성 항우울제인 미르타자핀의 효과를 조사했다. 전기생리학적인 방법을 이용하여 카할세포의 pacemaker potential의 변화를 측정하였다. 미르타자핀은 농도 의존적 방식으로 카할세포 탈분극을 일으켰다. Y25130 (5-HT3 수용체 길항제), RS39604 (5-HT4 수용체 길항제) 또는 SB269970 (5-HT7 수용체 길항제)은 미르타자핀에 의한 카할세포 탈분극에 영향을 미치지 않았다. 또한, 무스카린성 M2 수용체 길항제인 메톡 트라민은 미르타자핀에 의한 카할세포의 탈분극에 영향을 미치지 않은 반면, 무스카린성 M3 수용체 길항제인 4-DAMP는 카할세포의 탈분극을 억제하였다. GDP-β-S를 피펫을 통해 카할세포내로 넣었을 때, 미르타자핀에 카할세포 탈분극이 억제되었다. 외부에 칼슘이 없는 용액 또는 소포체의 Ca²⁺-ATPase 억제제인 thapsigargin이 있는 경우 미르타자핀에 의한 카할세포 탈분극이 나타났다. 또한, protein kinase C (PKC) 억제제인 칼포스틴 C 또는 chelerythrine은 미르타자핀에 의한 탈분극을 억제했습니다. 이러한 결과는 미르 타자핀이 카할세포에서 G 단백질 및 PKC 경로에 의한 무스카린성 M3 수용체 활성화를 통해 탈분극을 조절 함을 알 수 있다. 따라서 미르타자핀이 카할세포를 통해 위장관 운동성을 조절할 수 있음을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제25권10호
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• pp.1103-1109
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• 2015

뇌 해마의 콜린성 신경분포는 학습과 기역에 연관성이 있는 것으로 알려져 있으며 이의 작용제인 carbachol 투여 시 장기기억 저하가 유도됨이 알려져 왔다. 그러나 이러한 콜린성 자극에 의한 해마 신경세포의 시냅스 내 변화기작은 완전히 알려지지 않고 있다. 본 연구에서는 아세틸콜린 수용체의 활성에 의하여 유도되는 장기기억 저하 현상에 있어 alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) 수용체가 후시냅스 표면으로부터 사라지는 현상과 이의 조절기작에 대하여 알아보고자 한다. 이를 위하여 쥐 해마의 일차세포를 추출하고 체외에서 배양한 성숙 신경세포에 carbachol 을 투여하여 장기기억 저하를 유도 하였으며, 후시냅스의 표면으로부 터 AMPA 수용체의 아단위체인 GluA2가 M1 무스카린 수용체의 길항제에 의하여 저해 되었다. 또한 콜린성 자극 에 의한 GluA2의 내재화 현상의 작용기작 연구를 위하여 쥐 해마 절편에 carbachol 투여 후 GluA2와 직접적인 상호작용을 하는 Glutam내재화 되었음을 확인하였다. 이러한 현상은 ate receptor-interacting protein 1 (GRIP1) 과 clathrine 단백질이 매개하는 세포내이입 작용을 하는 adaptin-α 단백질의 결합 변화를 관찰하였다. GluA2는 carbachol 자극에 의해 세포내이입 과정에서 adaptin-α 와의 결합이 증가하였으며 반대로 GRIP1과는 해리되었다. 이는 아세틸콜린의 수용체의 자극에 의하여 GluA2의 내제화 작용이 수반되며, 이의 작용기작으로 GluA2의 후시 냅스 표면 발현시에 결합하고 있는 GRIP1과 해리 되면서 장기기억 저하 현상이 유도됨을 의미한다.