상부복외측 연수 심혈관계 세포의 체성교감 반사시 자발적 흥분발사특성 분석 :II. 최소 세포망 모델

구용숙,노진아,차은종,Goo, Yong-Sook,No, Jin-A,Cha, Eun-Jong 대한의용생체공학회 1996 의공학회지 Vol.17 No.1

A number of experimental evidences suggest that the rnun ventrolateral medulla(RVLM) is the final common pathway in the regulation of arterial blood pressure. A Voup of neurons in the RVLM, called the cardiovascular neurons (UN), show spontaneous activity temporally synchronized with the periodic cardiac cycle. These neurons affect the sympathetic nerve discharge(SND), thus are believed to be responsible for blood pressure control. The present experiment identified 98 UVNs in 42 cats based on the temporal relationships between each neuron's activity with both the cardiac cycle and SWD. In 20 UWL changes of spontaneous firing rate(FR) during the somatosympathetic reflex(SSR) were studied Five different firing patterns were observed during the pressor and depressor responses of SSR, implying that they form an interconnected neuronal circuit interacting with one another to generate efferent signals for blood pressure regulation. In the following companion paper, the firing patterns of CVN are analyzed to develop a minimal neuronal circuit model explaining the present experimental outcome.

체성교감반사를 매개하는 상부 복외측연수 심혈관계세포의 흥분발사특성 분석 ( Firing Characteristics Analysis of Cardiovascular Neurons Mediating Somatosympathetic Reflex in the Rostral Ventrolateral Medulla )

구용숙,차은종 대한전자공학회 1995 대한전자공학회 학술대회 Vol.1995 No.5

Spontaneous Oscillatory Rhythm in Retinal Activities of Two Retinal Degeneration (rd1 and rd10) Mice

구용숙,Kun No Ahn,Yeong Jun Song,Su Heok Ahn,한승기,류상백,김경환 대한약리학회 2011 The Korean Journal of Physiology & Pharmacology Vol.15 No.6

Previously, we reported that besides retinal ganglion cell (RGC) spike, there is ∼10 Hz oscillatory rhythmic activity in local field potential (LFP) in retinal degeneration model, rd1 mice. The more recently identified rd10 mice have a later onset and slower rate of photoreceptor degeneration than the rd1 mice, providing more therapeutic potential. In this study, before adapting rd10 mice as a new animal model for our electrical stimulation study, we investigated electrical characteristics of rd10 mice. From the raw waveform of recording using 8×8 microelectrode array (MEA) from in vitro-whole mount retina, RGC spikes and LFP were isolated by using different filter setting. Fourier transform was performed for detection of frequency of bursting RGC spikes and oscillatory field potential (OFP). In rd1 mice, ∼10 Hz rhythmic burst of spontaneous RGC spikes is always phase-locked with the OFP and this phase-locking property is preserved regardless of postnatal ages. However, in rd10 mice, there is a strong phase-locking tendency between the spectral peak of bursting RGC spikes (∼5 Hz) and the first peak of OFP (∼5 Hz) across different age groups. But this phase-locking property is not robust as in rd1 retina, but maintains for a few seconds. Since rd1 and rd10 retina show phase-locking property at different frequency (∼10 Hz vs. ∼5 Hz), we expect different response patterns to electrical stimulus between rd1 and rd10 retina. Therefore, to extract optimal stimulation parameters in rd10 retina, first we might define selection criteria for responding rd10 ganglion cells to electrical stimulus.

흰쥐 부신수질 세포에서 Voltage-Dependent Ca++ 채널의 전기적 특성에 관한 연구 ( Electrical Characteristics of Voltage-Dependent Ca++ Channel in rat Chromaffin Cell )

구용숙,이태수,차은종 대한전자공학회 1994 대한전자공학회 학술대회 Vol.1994 No.5

쥐 교감신경 뉴론 N형 칼슘통로의 2가 양이온의존성 비활성화

구용숙,Goo Yong-Sook 한국의학물리학회 2006 의학물리 Vol.17 No.2

본 연구자를 위시한 많은 연구자에 의해 칼슘이 N형 칼슘통로의 비활성화를 촉진시킨다는 것이 보고되었다. 그러나 칼슘에 의한 비활성화 촉진 효과가 고전적인 칼슘의존성 기전에 의해 기인하는지는 아직 확실하지 않다. L형 칼슘통로의 칼슘의존성 비활성화기전을 밝히기 위하여 지금까지 사용해온 방법의 하나는 세포내, 외의 칼슘농도를 변화시켜보는 것이다. 그러므로 본 연구에서는 칼슘의존성 비활성화기전의 존재 여부를 알아보기 위하여 2가 양이온을 1가 양이온인 메틸아민($MA^+$)으로 치환하였다. 선행 연구를 통해 우리는 5초 동안의 긴 저분극 자극 시 바륨과 칼슘을 사용하여 얻은 전류에서 모두 빠른 성분(${\tau}{\sim}150ms$)과 느린 성분(${\tau}{\sim}2,500ms$)의 비활성화가 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 세포외 2가 양이온의 농도가 0이 되도록 하였을 때 빠른 비활성화가 소실된 반면 느린 비활성화에는 영향이 거의 없었다. 또한 바륨를 사용하였을 때보다 10 mV씩 과분극시킨 전압에서의 메틸암모늄 전류 데이터를 비교하여 보았을 때 느린 비활성화의 시정수가 서로 잘 일치하였으며 이 시정수는 막전압이 저분극될수록 감소하는 막전압의존성 비활성화의 특성을 보였다. 본 연구결과와 선행연구의 결과를 종합하여 볼 때 세포외 2가 양이온의 존재는 N형 칼슘통로의 빠른 비활성화가 일어나기 위하여 필수적인 조건이며 이러한 2가 양이온의존성 비활성화기전은 기존의 칼슘의존성 또는 막전압의존성 기전과 다르다는 가설을 제안한다. Experiments from several groups Including ours have demonstrated that $Ca^{2+}$ can enhance the inactivation of N-type calcium channels. However, it is not clear if this effect can be ascribed to a 'classic' $Ca^{2+}$-dependent inactivation (CDI) mechanism. One method that has been used to demonstrate CDI of L-type calcium channels is to alter the intracellular and extracellular concentration of $Ca^{2+}$. In this paper we replaced the external divalent cation to monovalent ion ($MA^+$) to test CDI. In the previous paper, we could separate fast (${\tau}{\sim}150ms$) and slow (${\tau}{\sim}2,500ms$) components of inactivation in both $Ba^{2+}$ and $Ca^{2+}$ using 5-sec voltage step. Lowering the external divalent cation concentration to zero abolished fast inactivation with relatively little effect on slow inactivation. Slow inactivation ${\tau}$ correspond very well with provided the $MA^+$ data is shifted 10 mV hyperpolarized and slow inactivation ${\tau}$ decreases with depolarization voltage in both $MA^+\;and\;Ba^{2+}$, which consistent with a classical voltage dependent inactivation (VDI) mechanism. These results combined with those of our previous paper lead us to hypothesize that external divalent cations are required to produce fast N-channel inactivation and this divalent cation-dependent inactivation is a different mechanism from classic CDI or VDI.

흰쥐 교감신경세포에서 Norepinephrine 에 의한 칼슘전류 억제에 미치는 Protein Kinase C 의 역할

구용숙,Keith S. Elmslie 한국의학물리학회 2000 의학물리 Vol.11 No.1

지금까지 각종 신경전달물질의 칼슘통로 억제 효과는 일반적으로 protein kinase 의 관여없이 G-protein mediated, membrane-delimited mechanism$^{1)}$ 으로 설명되어왔다. 그러나 최근들어 protein kinase C (PKC)의 활성화가 몇몇 신경전달물질에 의한 칼슘통로 억제효과를 야기하는 중요한 세포내 기전으로 보고되고 있다 그러므로 본 연구에서는 흰쥐 교감신경뉴론을 대상으로 하여 whole cell patch clamp technique을 사용하여 칼슘전류를 기록하고, 세포밖에 norepinephrine (NE)과 함께 PKC agonist 인 phorbol-12, 13-dibutyrate (PDBu)을 투여하면서 PDBu 전 처치로 인하여 NE 에 의한 칼슘전류 억제에 어떤 변화가 초래되는 지를 분석함으로써, 신경전달물질의 칼슘전류 억제효과시 PKC의 역할을 밝히고자 하였다. PDBu (500 nM) 처치는 칼슘전류의 크기를 증가시켰으며 이는 막전압 의존성을 보여 -10 mV ~ +10 mV 의 저분극 자극시 가장 크게 전류크기가 증가하였다. 또한 PDBu 처치는 tail current 의 deactivation을 느리게 하였다. PDBu 는 NE 에 의하여 활성화되는 pertussis toxin 예민성 G protein pathway를 통한 칼슘전류 억제를 감소시켰다. 비특이적인 protein kinase 길항제인 staurosporine (1 $\mu$M) 을 전처치 하고 PDBu를 투여하면 PDBu의 칼슘전류 크기 증가 효과가 소실되었으며 또한 NE에 의한 칼슘전류 억제를 해제하는 PDBu 의 조절효과도 소실되었다. 이상의 결과로부터 Protein Kinase C 가 활성되면 G protein을 경유하여 나타나는 칼슘전류 억제 효과가 소실된다고 결론지을 수 있다. Protein Kinase C 에 의하여 인산화되는 부위가 G-protein 인지 혹은 칼슘통로인 지에 관한 해답을 얻기 위하여는 추후 연구가 진행되어야 한다. The signal transduction pathway for most neurotransmitter induced inhibition of $Ca^{2+}$ channels in sympathetic neurons involves a G-protein mediated, membrane-delimited mechanism without the participation of any known protein kinase. However, activation of protein kinase C (PKC) has been proposed as one of the intracellular mechanisms mediating some neurotransmitter induced $Ca^{2+}$ channel inhibition. In the present study, we investigated the effects of phorbol-12, 13-dibutyrate (PDBu) on $Ca^{2+}$ channel currents of acutely dispersed neurons from adult rat superior cervical ganglion (SCG) neurons using whole cell variant of the patch clamp technique. PDBu (500 nM), the activator of PKC, increased $Ca^{2+}$ channel currents and retarded the deactivation of tail currents. The effects of PDBu were voltage dependent and the maximal increase in the current amplitudes was observed between -10 to 10 mV (n=4). PDBu attenuated $Ca^{2+}$ current inhibition induced by norepinephrine (NE), which modulates $Ca^{2+}$ channels via a pertussis toxin (PTX)-sensitive pathway. Inhibition of PDBu by staurosporine (1 $\mu$M) blocked the effects of PDBu on current amplitudes and NE-induced G-protein mediated inhibition of $Ca^{2+}$ currents. Further experiment should be done to know if G-protein or $Ca^{2+}$ channel itself is the target of PKC phosphorvlation.phosphorvlation.

Effects of Electrolytes and Drugs on the Inhibitory Junction Potentials Recorded from the Antrum of Guinea-pig Stomach

구용숙,서석효,이석호,황상익,김기환,Goo, Yong-Sook,Suh, Suk-Hyo,Lee, Suk-Ho,Hwang, Sang-Ik,Kim, Ki-Whan The Korean Physiological Society 1990 대한생리학회지 Vol.24 No.1

The effects of electrolytes, adenosine, ATP, 5-hydroxytryptamine (5-HT, serotonin) and ketanserin on the inhibitory junction potentials (IJPs) were investigated to clarify the interactions of these drugs with the neurotransmitters released from non-adrenergic, non-cholinergic nerves in the antrum of guinea-pig stomach. Electrical responses of antral circular muscle cells were recorded intracellularly using glass capillary microelectrode filled with 3 M KCI. All experiments were performed in Tris-buffered Tyrode soluition which was aerated with 100% $O_{2}$ and kept at $35^{\circ}C$. The results obtained were as follows: 1) Inhibitory junction potential (IJP) was recorded in antral strip, while excitatory junction potential (EJP) was recorded in fundic strip. 2) IJP recorded in antral strip was not influenced by atropine $(10^{-6}\;M)$ and guanethidine $(5{\times}10^{-6})$. 3) The amplitude of IJP increased in high $Ca^{2+}$ solution, while that of IJP decreased in high $Mg^{2+}$ solution or by $Ca^{2+}$ antagonist (verapamil). Apamin, $Ca^{2+}$-activated $K^{+}$ channel blocker blocked IJP completely. 4) ATP and adenosine decreased the amplitude of IJP. 5) 5-HT decreased the amplitude of IJP with no change of the amplitude of slow waves, while ketanserin (5-HT type 2 blocker) decreased the amplitude of slow waves markedly with no change in that of IJP. From the above results, the following conclusions could be made. 1) IJP recorded in antral strip is resulted from neurotransmitters released from non-adrenergic, non-cholinergic nerves. 2) An increase in the concentration of external $Ca^{2+}$ enhances the release of neurotransmitters from non-adrenergic, non-cholinergic nerves which activate the $Ca^{2+}$-dependent $K^{+}$ channel. 기니피그 유문동 부위를 절제한 뒤 점막층을 박리하고 윤상근 주행방향으로 길이 10 mm, 너비 2 mm 되는 조직 절편을 만들어 수평형 실험용기에 넣어 핀으로 고정하였다. 유리미세전극을 세포내에 삽입하여 서파를 기록하면서 조직양편에 설치한 백금자극전극(직경 0.5 mm)에 강도 $10{\sim}50V$, 기간 $50{\sim}100\;{\mu}s$ 되는 자극파를 주어 신경-근 부위의 접합부 전압을 기록하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 위저부에서는 흥분성 접합부 전압이, 유문동에서는 억제성 접합부 전압이 기록되었고 유문동의 억제성 접합부 전압은 atropine($10^{-6}\;M)$과 guanethidine$(5{\times}10^{-6}\;M)$을 동시 처치했을 때 영향을 받지 않았다. 2) 세포외 $Ca^{2+}$ 농도를 높였을 때(7 mM)는 억제성 접합부 전압의 크기가 증가하고 세포외 $Mg^{2+}$ 농도를 높였을 때(5 mM)와 verapamil($10^{-5}\;M$)을 주었을 때는 억제성 접합부 전압의 크기가 감소하였다. 3) 아데노신을 투여하였을 때와 ATP를 투여했을 때는 모두 억제성 접합부 전압의 크기가 감소하였다. 4) 5-HT$(10^{-6}\;M)$을 투여했을 때는 서파크기에는 변화없이 억제성 접합부 전압의 크기만 감소하였고 5-HT type 2 길항제인 ketanserin$(5{\times}10^{-6}\;M)$을 투여했을 때는 서파크기는 현저히 감소한 반면 억제성 접합부 전압크기는 변화가 없었다. 이상의 결과로부터 유문동에서 기록되는 억제성 접합부 전압은 비아드레날린, 비콜린 동작성 신경에 의해 유발되며 $Ca^{2+}$은 비아드레날린 비콜린 동작성 신경에서 신경흥분전달물질의 유리를 촉진시키고 분비된 신경흥분전달물질로 인해 $Ca^{2+}$ 의존성 $K^{+}$ 통로가 활성화되어 억제성 접합부 전압의 크기를 증가시킨다고 사료된다.

생리주기와 타액을 이용한 ovulation test의 효용성

구용숙,김원재 최신의학사 1995 最新醫學 Vol.38 No.10

흰쥐 교감신경 뉴론 N형 칼슘전류의 비활성화에 미치는 칼슘효과

구용숙,Keith S. Elmslie 한국의학물리학회 2003 의학물리 Vol.14 No.1

기니피그 유문동에서 기록되는 억제성 접합부 전압에 미치는 전해질과 약물의 효과

구용숙(Goo, Yong-Sook),서석효(Suh, Suk-Hyo),이석호(Lee, Suk-Ho),황상익(Hwang, Sang-Ik),김기환(Kim, Ki-Whan) 대한생리학회 1990 대한생리학회지 Vol.24 No.1

기니피그 유문동 부위를 절제한 뒤 점막층을 박리하고 윤상근 주행방향으로 길이 10 mm, 너비 2 mm 되는 조직 절편을 만들어 수평형 실험용기에 넣어 핀으로 고정하였다. 유리미세전극을 세포내에 삽입하여 서파를 기록하면서 조직양편에 설치한 백금자극전극(직경 0.5 mm)에 강도 10 ~ 50V$</TEX>, 기간 50 ~ 100 μs 되는 자극파를 주어 신경-근 부위의 접합부 전압을 기록하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 위저부에서는 흥분성 접합부 전압이, 유문동에서는 억제성 접합부 전압이 기록되었고 유문동의 억제성 접합부 전압은 atropine(10^-6 M)과 guanethidine(5 X 10^-6 M)을 동시 처치했을 때 영향을 받지 않았다. 2) 세포외 Ca²⁺ 농도를 높였을 때(7 mM)는 억제성 접합부 전압의 크기가 증가하고 세포외 Mg²⁺ 농도를 높였을 때(5 mM)와 verapamil(10^-5 M)을 주었을 때는 억제성 접합부 전압의 크기가 감소하였다. 3) 아데노신을 투여하였을 때와 ATP를 투여했을 때는 모두 억제성 접합부 전압의 크기가 감소하였다. 4) 5-HT(10^-6 M)을 투여했을 때는 서파크기에는 변화없이 억제성 접합부 전압의 크기만 감소하였고 5-HT type 2 길항제인 ketanserin(5 X 10^-6 M)을 투여했을 때는 서파크기는 현저히 감소한 반면 억제성 접합부 전압크기는 변화가 없었다. 이상의 결과로부터 유문동에서 기록되는 억제성 접합부 전압은 비아드레날린, 비콜린 동작성 신경에 의해 유발되며 Ca²⁺은 비아드레날린 비콜린 동작성 신경에서 신경흥분전달물질의 유리를 촉진시키고 분비된 신경흥분전달물질로 인해 Ca²⁺ 의존성 K⁺ 통로가 활성화되어 억제성 접합부 전압의 크기를 증가시킨다고 사료된다. The effects of electrolytes, adenosine, ATP, 5-hydroxytryptamine (5-HT, serotonin) and ketanserin on the inhibitory junction potentials (IJPs) were investigated to clarify the interactions of these drugs with the neurotransmitters released from non-adrenergic, non-cholinergic nerves in the antrum of guinea-pig stomach. Electrical responses of antral circular muscle cells were recorded intracellularly using glass capillary microelectrode filled with 3 M KCI. All experiments were performed in Tris-buffered Tyrode soluition which was aerated with 100% O<Sub>2</sub> and kept at 35℃. The results obtained were as follows: 1) Inhibitory junction potential (IJP) was recorded in antral strip, while excitatory junction potential (EJP) was recorded in fundic strip. 2) IJP recorded in antral strip was not influenced by atropine (10^-6 M) and guanethidine (5 X 10^-6). 3) The amplitude of IJP increased in high Ca²⁺ solution, while that of IJP decreased in high Mg²⁺ solution or by Ca²⁺ antagonist (verapamil). Apamin, Ca²⁺-activated K⁺ channel blocker blocked IJP completely. 4) ATP and adenosine decreased the amplitude of IJP. 5) 5-HT decreased the amplitude of IJP with no change of the amplitude of slow waves, while ketanserin (5-HT type 2 blocker) decreased the amplitude of slow waves markedly with no change in that of IJP. From the above results, the following conclusions could be made. 1) IJP recorded in antral strip is resulted from neurotransmitters released from non-adrenergic, non-cholinergic nerves. 2) An increase in the concentration of external Ca²⁺ enhances the release of neurotransmitters from non-adrenergic, non-cholinergic nerves which activate the Ca²⁺-dependent K⁺ channel.