[논문]생쥐 소장 카할세포에서 발생하는 향도잡이 기능의 올란자핀 효능에 관한 연구

김병주

doi:10.5352/jls.2019.29.9.1010

생쥐 소장 카할세포에서 발생하는 향도잡이 기능의 올란자핀 효능에 관한 연구
Effects of Olanzapine on the Pacemaker Potentials of Interstitial Cells of Cajal in Murine Small Intestine 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.29 no.9, 2019년, pp.1010 - 1015

초록
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카할세포는 위장관에서 향도잡이 역할을 한다. 본연구에서는 생쥐 소장 카할세포에서 발생되는 향도잡이 기능에서 올란자핀의 역할을 연구하였다. 패치클램프 방법을 사용하여 향도잡이 전압을 측정하였다. 올란자핀에 의해서 카할세포 향도잡이 전압이 탈분극 되었으며, 이 탈분극은 무스카린성 3번 수용체 억제제에 의해서 억제 되었다. 세포내 $GDP{\beta}S$을 넣어주니 올란자핀에 의해 향도잡이 전압 탈분극이 억제되었다. 또한, 세포밖 $Na^+$ 농도 감소와 비선택성 양이온 통로 억제제에 의해서 올란자핀에 의한 향도잡이 전압 탈분극이 억제 되었다. 세포내 PLC기전의 억제제인 U-73122에 의해서 올란자핀에 의한 향도잡이 전압 탈분극이 억제 되었다. 이러한 결과로 올란자핀은 무스카린성 3번 수용체를 통해서 세포내 G 단백질과 PLC기전 및 세포밖 $Na^+$이 관여함을 알 수 있었다. 따라서 올란자핀은 카할세포를 통해서 장운동성을 조절 할 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The interstitial cells of Cajal (ICCs) are the pacemaker cells in the gastrointestinal (GI) tract. In the present study, the effects of olanzapine, an atypical antipsychotic agent, on pacemaker potentials in cultured ICCs from the small intestine of the mouse were investigated. The whole-cell patch-clamp configuration was used to record pacemaker potentials from cultured ICCs. Olanzapine produced pacemaker depolarizations in a concentration-dependent manner in current clamp mode. Methoctramine, a muscarinic $M_2$ receptor antagonist, did not inhibit olanzapine-induced pacemaker depolarizations, whereas 4-diphenylacetoxy-N-methylpiperidine methiodide (4-DAMP) muscarinic $M_3$ receptor antagonist did inhibit it. When guanosine 5'-[${\beta}$-thio] diphosphate (GDP-${\beta}$-S; 1 mM) was in the pipette solution, olanzapine-induced pacemaker depolarization was blocked. Also, low $Na^+$ solution externally eliminated the generation of pacemaker potentials and inhibited the olanzapine-induced pacemaker depolarizations. Additionally, the nonselective cation channel blocker, flufenamic acid, inhibited the olanzapine-induced pacemaker depolarizations. Pretreatment with U-73122, an active phospholipase C (PLC) inhibitor, also eliminated the generation of pacemaker potentials and suppressed the olanzapine-induced pacemaker depolarizations. These results suggested that olanzapine modulates the pacemaker potentials through muscarinic $M_3$ receptor activation by G protein-dependent external $Na^+$ and PLC pathway in the ICCs. Therefore, olanzapine could affect intestinal motility through ICCs.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Effects of olanzapine on pacemaker potentials in culturedICCs from the murine small intestine.
그림 Fig. 2. Effects of muscarinic receptor subtype antagonists on olanzapineinduced pacemaker potential depolarizations in cultured ICCs.
그림 Fig. 3. Effects of GDP_βS on the response to on olanzapineinduced pacemaker potential depolarizations in cultured ICCs.
그림 Fig. 4. Effects of external low Na+ solution or flufenamic acid, a nonselective cation channel blocker, on olanzapine-induced pacemaker potential depolarizations in cultured ICCs.
그림 Fig. 5. Effects of PLC inhibitors on olanzapineinduced pacemaker potential depolarizations in cultured ICCs.

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 실험에서는 위장관 운동 조절 기전에 관한 연구에 중요한 향도잡이 세포인 카할세포를 이용하여 올란자핀의 카할세포에 대한 효과와 작용기전을 알아보고 장운동성 조절 가능성을 확인하고자 한다.

대상 데이터

올란자핀 및 이 논문에 사용된 모든 시약은 sigma (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)에서 구입하였고 사용직전에 원하는 농도로 만든 후 세포에 투여하였다.
카할세포의 배양을 위해 주로 이용되는 마우스는 3-5일령 Balb/C를 사용하고 에테르(ether)로 마취 시킨 후 개복하여 유문륜(pyloric ring)에서부터 회장에 해당하는 소장부위를 적출하였다. 실온에서 크렙스 링거 중탄산염(Krebs-Ringer bicarbonate)용액으로 채워진 준비 용기 속에서 창자간막 가장자리를 따라 절개하여 점막층을 제거하고 윤상근을 노출시킨후 분리된 소장 근육조직을 교원질 분해 효소(collagenase) (Worthington Biochemical Co.

이론/모형

2가 되도록 하였다. 배양된 카할세포에서 세포막 전류 고정법(Current clamp)을 시행하여 자발적으로 발생되는 내향성 향도잡이 전압을 기록한 후 올란자핀의 효능을 알아 보았다.
배양한 카할세포에서 막전압을 기록하기 위해 패치클램프(patch clamp) 실험기법 중 전 세포(whole cell patch)방법을 이용하였다. 전압은 패치클램프 앰프(standard patch clamp amplifiers) (Axon Instruments, Foster, CA, USA)를 통해 증폭시키며, 나오는 신호는 컴퓨터 모니터 및 생리적 기록기(Gould 2200, Gould, Valley View, OH, USA)를 통해서 관찰 하였다.

성능/효과

본 연구에서 올란자핀은 위장관 소장 카할세포에서 향도잡이 전압을 탈분극 시키고 무스카린성 3번 수용체를 통해서 G protein-PLC-세포밖 Na ⁺ 의존 기전이 관여하여 향도잡이 기능을 조절하고 있다.
그중에서 위장관 운동성과 관련된 부작용도 일으키는 것으로 알려지고 있다. 본 연구에서는 카할세포의 향도잡이 전압을 탈분극을 일으키는 것을 알수 있고, 따라서 올란자핀에 의한 위장관 이상 증상인 변비등은 카할세포를 조절해서 나타나는 증상이라고 생각된다. 하지만 위장관 운동은 카할세포뿐 아니라 다양한 위장관 신경이나 세포의 반응에 나타나는 결과이기 때문에 앞으로 신경 및 평활근 세포에서의 반응 등 종합적인 결과를 보고 판단해야할 것으로 생각된다.

후속연구

현재까지 알려진 위장관 운동과 관련된 질환은 카할세포의 수가 감소하거나 기능장애에 의한 향도잡이 기능의 손실로 인한 위장관 운동 장애로 추정하고 있다. 따라서 카할세포에 의한 다양한 물질들에 의한 약리학적 연구는 작용기전에 관한 이해뿐만 아니라 위장관 운동 관련 치료제의 개발과 연관하여 특히 중요할 것으로 사료된다.
또한 myosin light chain kinase (MLCK) 의 작용으로 반응이 나타나는 것으로 알려지고 있다[21]. 본 연구에서는 MLCK의 작용 관련성에 대한 연구는 아직 진행하지 못하였는데, 앞으로 평활근에 대한 연구와 함께 MLCK의 관련성에 대한 심도있는 연구를 진행할 예정이다. 또한 올란자핀이 카할세포의 칼슘 이온통로에는 어떤 효과를 보이는지를 확인하고 실제로 올란자핀이 카할세포의 기능조절에 이들 이온통로를 조절하고 있는지를 연구할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	위장관 운동을 조절하는 요인은?	위장관 운동은 음식이 입을 통해 식도, 위, 소장, 대장을 지나 항문을 통해 몸 밖으로 배출되는 이동을 말한다. 위장관 운동은 교감신경, 부교감 신경 등과 같은 외인성 신경계, 위장관 자체내 내인성 신경계, 자체내 내인성 인자 및 약물, 또는 평활근 등에 의해 조절된다[12]. 위장관 운동은 특수한 간질세 포중 하나인 카할세포(interstitial cells of Cajal; ICCs)에 의해서 발생되어 향도잡이 세포(pacemaker cell; 향도(嚮導)는 “길을 인도한다”는 의미로 이곳에서 향도잡이는 위장관운동의 리듬을 조절한다는 의미임)라고 불리우고 있다[8, 19].
	카할세포의 수가 감소하거나 형태학적 이상이 생겨 발생하는 질환은?	즉 카할세포의 수가 감소하거나 형태학적 이상이 정상적인 위장관 운동성의 리듬을 유지하지 못함으로 인하여 운동성 장애를 일으킨다는 것이다. 이와 관련된 질환들로는 염증성 장 질환(inflammatory bowel disease), 만성특발성장가짜폐색(chronic idiopathic intestinal pseudo-obstruction), 식도이완불능증(achalasia), 선천성 거대 결장증(Hirschsprug's disease), 유문협착(pyloric stenosis), 장폐색(intestinal obstruction), 항문직장기형(anorectal malformations) 등이 있다[13, 18].
	위장관 운동이란?	위장관 운동은 음식이 입을 통해 식도, 위, 소장, 대장을 지나 항문을 통해 몸 밖으로 배출되는 이동을 말한다. 위장관 운동은 교감신경, 부교감 신경 등과 같은 외인성 신경계, 위장관 자체내 내인성 신경계, 자체내 내인성 인자 및 약물, 또는 평활근 등에 의해 조절된다[12].

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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