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Multiple Binding Affinities for Muscarinic Acetylcholine Receptors in Rat Brain
이종화,Lee, Jong-Hwa,El-Fakahany, Esam E. The Korean Society of Pharmacology 1987 대한약리학잡지 Vol.23 No.2
중추신경계 특히 뇌내(腦內)의 무수카린성 콜린 수용체 (mAchR)에 대한 수용체 특성의 연구의 하나로, 물리 화학적 성상에 다른 두 종류의 콜린길항제를 사용하여 서로 다른 두 형태의 조직에서 약물의 작용양상 및 다른 약물과의 상호작용을 정초하였다. 실험동물로는 흰쥐를 일정기간 규정사료를 사육하였고, 사용한 Radioactive ligands는 $(^3H)$ QNB와 $(^3H)$ NMS였으며 그외에 다른 수종의 길항제 또는 효능제와의 치환작용을 brain homogenates와 intact brain cell aggregates에서 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. $(^3H)$ QNB와 $(^3H)$ NMS는 모두 질량작용의 법칙에 비례하여 수용체와의 결합에서 높은 친화력과 포화를 보였으며 또한 높은 결합 능력을 나타내었다. 더욱이 homogenates 제제와 intact cell aggregates제제에서의 결과 사이에는 유사한 점이 많았다. 2. Homogenates제제를 사용한 실험에서, 제 3 급아민콜린길항제인 QNB, atropine과 scopolamine 또는 제 4 급 암모늄골린 길항제인 methylatropine과 methylscopolamine을 사용하여 위의 radioactive ligands와의 치환작용을 검토하였다. $(^3H)$ NMS 실험군에서는 제 3 급아민 및 제 4 급 암모늄길항제 모두가 구조의 구별없이 질량작용의 법칙에 따라 치환되었으나 $(^3H)$ QNB 실험군에서는 제 4급 암모늄콜린 길항제들을 단일성(unity)이 아닌 높고 낮은 두 종류의 친화도를 가진 결합부위의 양상을 나타내었다. 또 비특이성 콜린길항제인 pirenzepine을 사용한 실험군에서는 두 ligands을 모두 치환시켰고 서로 다른 결합부위가 있음을 보였다. 3. Intact cell aggregates 제제를 사용한 실험에서, $(^3H)$ NMS와 $(^3H)$ QNB 모두 homogenates 제제에서와 같은 양상의 반응을 보였다. 또 $(^3H)$ NMS를 radioligand로 하여 수종의 콜린길항제와 수종의 콜린 효능제를 사용하여 약물 상호작용으로 수용체의 성질을 검토하였다. 그 결과 콜린 길항제들은 질량작용의 법칙에 따라 치환되었으나 콜린 효능제 투여군에서는 높고 낮은 두 종류의 다른 친화력의 결항부위를 나타내었다. 4. 위의 실험의 결과로,(a) 친유성콜린 길항제인 $(^3H)$ QNB는 친수성 콜린길항제인 $(^3H)$ NMS보다 훨씬 높은 결합능력을 보였으며 이것으로 수용체 특히 mAchR의 존재 장소 또는 mAchR의 형상의 일부는 세포막 표면 뿐 아니라 세포막내의 어떤 부위와도 관계가 되는 것으로 간주되는데 이것이 $(^3H)$ QNB가 $(^3H)$ NMS보다 높은 최대 결합능력 $(B_{max})$을 나타낼 이유이다. (b) 두 종류의 다른 제제에서 우리는 같은 양상의 결과를 관찰하었기에 결점이 많은 homogenates 제제보다는 intact cell aggregates 제제를 수용체 연구에 대한 새로운 실험모형(experiment model)으로 사용할 수 있는 가능성을 제시하고자 한다. We investigated the binding properties of $(^3H)$ QNB and $(^3H)$ NMS to mAchR to elucidate the characterstics of mAchR in rat brain by using two different preparations (homogemates & intact brain cell aggregates). The binding properties of both ligands demonstrated high affinity and saturability in both experiments, however $(^3H)$ QNB showed a significantly higher maximal binding capacity than tha ot $(^3H)$ NMS 1. In rat brain homogenates; Displacement of both lignands with several mAchR antagonists resulted in competition curves in accoradnce with the law of massaction for QNB, atropine & scopolamine in thie preparation, also a similar profile was found for the quaternary ammonium analogs of atropine & scopolamine (methyl atropine & methylscopolamine) when $(^3H)$ NMS was used to label the receptors in rat brain. But when these hydrophillic antagonists were used to displace $(^3H)$ QNB, they showed interaction with high- and low-affinity binding sites in brain homogenates. Pirenzepine, the nonclassical mAchR antagonist, was able to displace both ligands from binding sites in this preparation. 2. In intact rat brain cell aggregates; Intact bain cell aggregates were used to elucidate the binding characteristics of $(^3H)$ NMS to mAchR in rat. The magnitude of binding of this ligand was related linearly to the amount of cell protein in the binding assay with a high ratio of total to nonspecific binding. mAchR antagonists displaced specific $(^3H)$ NMS binding according to the law of mass-action, while it was possible to resolve displacement curves using mAchR agonist into high-& low-affinity component. 3. Our results indicate that more hydrophilic receptor ligand $(^3H)$ QNB, displacement experiments in both tissues demonstrated that the lipid solubility of a particulr mAchR ligand might play an important role in determining its profile of binding to the mAchR, and the concentrations of mAchR in rat brain are both on the cell surface (membrane-bound receptor) and in the intracelluar membrane (intermembrane-bound receptor). 4. The results are discussed in terms of the usefulness of dissociated intact rat brain cells in studying mAchR in central nervous system.
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Wang, Shou-Zhen,Lee, Seok-Yong,Zhu, Sheng-Zu,Wotta, Diane R.,Parsons, Ann M.,El-Fakahany, Esam E. 성균관대학교 약학연구소 1998 成均藥硏論文集 Vol.10 No.1
We investigated the coupling of the M2 muscarinic acetylcholine receptors expressed in Chinese hamster ovary cells to activation of neuronal nitric oxide(NO) synthase. Stimulation of guanylate cyclase activity in detector neuroblastoma cells was used as an indirect measure of the generation of NO in Chinese hamster ovary cells. The muscarinic agonist carbachol induced marked time-and concentration-dependent enhancement of the activity of NO synthase. Activation of neuronal NO synthase by M2 muscarinic receptors was associated with a small increase in the concentration of intracellular Ca^2+. These data suggest the presence of alternate mechanisms of activation of neuronal NO synthase which might be operative in the absence of large changes in the concentration of cellular Ca^2+. These findings help to understand the mechanisms of activation of NO synthase.
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