Calcitonin gene - related peptide inhibits pacemaker activities by the activation of ATP - sensitive K+ channels via G - protein pathway in cultured interstitial cells of cajal from mouse small intestine

Abstract

위장관 Cajal세포는 자발적 수축을 야기하는 서파의 근간인 자발적 내향성 전류, 즉 향도잡이 전류를 발생시킨다. 또한 Cajal세포는 내인성 장관 신경계로부터 신호를 전달 받아 평활근으로 매개하는 역할을 통하여 위장관 운동성을 조절하고 있다. CGRP(calcitonin gene-related peptide)는 위장관 신경계로부터 유리되는 펩타이드 물질로서 일반적으로 위장관 운동성을 억제하는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 CGRP의 위장관 운동성 조절 억제가 Cajal세포를 매개로 이루어지는 가를 알아보고자 생쥐 소장에서 배양된 Cajal세포에서 세포막 전압 고정법을 사용하여 이 전류에 대한 CGRP의 효과와 작용을 규명하고자 하였다. CGRP를 투여한 경우 향도잡이 전류의 크기가 감소되고 발생 빈도가 억제되었으며 외향성 전류가 발생되었다. 또한 세포막의 과분극이 초래되었다. 전류와 전압에 대한 CGRP의 효과는 ATP-민감성 K^(+) 통로 차단제인 glibenclamide에 의해서 차단되었다. ATP-민감성 K^(+) 통로 개방제인 pinacidil 또한 CGRP와 동일한 효과를 나타냈으며 glibenclamide에 의해서 차단되었다. Adenylate cyclase 억제제인 SQ-22536, guanylate cyclase 억제제인 ODQ, NOS 억제제인 L-NAME 및 cyclooxygenase 억제제인 naproxen는 향도잡이 전류에 대한 CGRP의 작용을 차단하지 못했다. 그런 반면 G-단백질을 억제하는 GDPβS에 의해서 CGRP의 작용이 크게 억제 되었다. 이상의 실험 결과는 CGRP가 G-단백질을 매개하여 ATP-민감성 K^(+) 통로를 활성화 시켜 Cajal세포에서 발생되는 향도잡이 전류를 억제함을 나타내며 이는 cyclic AMP, cyclic GMP, NO 및 prostaglandins생성과는 무관하게 이루어지는 것으로 사료된다.|ICC are pacemaker cells that activate the periodic spontaneous inward currents (pacemaker currents) responsible for the production of slow waves in gastrointestinal smooth muscle. The functional effects of calcitonin gene-related peptide (CGRP) on pacemaker currents in cultured ICC from murine small intestine were investigated using a whole-cell patch clamp technique at 30 ℃. Under current clamping, ICC generated pacemaker potential and had a mean resting membrane potential of -58±5 mV. Under voltage clamping, ICC produced pacemaker currents with a mean amplitude of -413±61 pA and a mean frequency of 16±2 cycles min^(-1). Under voltage clamping at a holding potential of -70 mV, CGRP inhibited the amplitude and frequency of pacemaker currents and increased resting currents in the outward direction. These effects were blocked by intracellular GDPβS or glibenclamide, a specific ATP-sensitive K^(+) channel blocker. In current clamping, CGRP hyperpolarized membrane and these effects were antagonized by glibenclamide, Pinacidil, an ATP-sensitive K^(+) channel opener, also showed the mimicked effects with CGRP. Pinacidil produced membrane hyperpolarization in current clamping and inhibited the amplitude and frequency of pacemaker currents and increased resting currents in the outward direction in voltage clamping. These effects were blocked by glibenclamide. SQ-22536, an adenylate cyclase inhibitor did not block the CGRP-induced effects and cell permeable 8-bromo-cAMP had no effects on pacemaker currents. Neither L-NAME (an inhibitor of NOS), ODQ (an guanylate cyclase inhibitor) nor naproxen (a cyclooxygenase inhibitor) blocked the CGRP-induced effects. In conclusion CGRP inhibits the generation of pacemaker currents by activating of ATP-sensitive K^(+) channels via G-protein dependent mechanism. Neither adenylate cyclase, guanylate cyclase, nitric oxide nor cyclooxygenase dependent pathways are involved in these effects.