Repeated cocaine increases nitric oxide induction in the rat dorsal striatum = 코카인에 의한 대뇌 Nitric Oxide 분비의 전기화학적 연구

국문 초록 (Abstract)

반복적으로 투여한 코카인에 의하여 발생하는 대뇌 striatum의 nitric oxide의 양적인 변화를 nitric oxide 바이오센서를 이용하여 실시간으로 측정하였다. 반복적으로 1일 1회, 7일간 복강에 투여한 코카인(20 mg/kg)에 의하여 dorsal striatum의 nitric oxide 분비는 증가하였다. Nitric oxide의 양적인 증가와 함께 코카인에 의하여 nitric oxide 합성에 전구체(precursor)로 작용하는 neuronal nitric oxide synthase(nNOS)의 인산화도 증가하였으며, nNOS의 저해(inhibition)에 의하여 nitric oxide의 분비는 감소하는 것으로 나타났다. Nitric oxide의 분비에 관여하는 인산화 효소(protein kinases)의 저해에 의하여 코카인 투여에 의해 증가된 nitric oxide의 분비는 증가하였으나, 탈인산화 효소(protein phosphatases)의 저해에 의하여 nitric oxide의 분비는 감소하였다. D1 도파민 수용체의 억제(blockade) 혹은 D2 도파민 수용체의 자극(stimulation)에 의해서는 코카인에 의하여 증가된 nitric oxide의 분비가 감소하였다. 이온성 글루타메이트(ionotropic glutamate) 수용체인 NMDA와 메타보트로픽(metabotropic) 글루타메이트 수용체인 group I의 억제 및 group III의 자극에 의하여 코카인 투여에 의하여 증가된 nitric oxide의 분비는 감소하였다. 이와 같은 결과는 반복적으로 투여한 코카인에 의한 striatal neurons의 D1 혹은 group I 메타보트로픽 글루타메이트 수용체의 자극은 NMDA에 의존적인(NMDA-sensitive) 세포내 Ca2+ 농도의 증가를 통하여 nitric oxide의 분비를 조절하는 반면, D2 및 group III 메타보트로픽 글루타메이트 수용체의 자극은 도파민과 글루타메이트 뉴런의 말단에서 이들의 분비를 억제함으로써 nitric oxide 분비를 조절하는 것으로 생각할 수 있다. 또한 이들 수용체가 유도하는 신호전달계(signal transduction cascades)에 의하여 활성화된 transducer 들인 PKC, PKA 및 탈인산화 효소들의 상호작용에 의하여 코카인에 의한 대뇌 dorsal striatum의 nitric oxide의 분비는 정교하게 조절되는 것으로 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Alterations of nitric oxide (NO) evoked by repeated exposures of cocaine are investigated by real-time measures of NO in the dorsal striatum. The results demonstrate that repeated injections of cocaine (20 mg/kg) once daily for 7 consecutive days increase NO levels. Repeated cocaine also increases hosphorylated neuronal nitric oxide synthase (nNOS) immunoreactivity and inhibition of the nNOS decreases repeated cocaine-induced increases in NO levels. Inhibition of protein kinases synergistically increases NO levels by repeated cocaine, however inhibition of protein phosphatases does not. Blockade of D1 receptors or stimulation of D2 receptors decreases NO levels by repeated injections of cocaine. Similarly, blockade of N-methyl-D-aspartate (NMDA), group I metabotropic glutamate receptors (mGluRs) or stimulation of group III mGluRs decreases NO levels by repeated cocaine. These data suggest that stimulation of D1 receptors or group I mGluRs by repeated cocaine upregulates NO efflux via NMDA-evoked Ca2+ influx, while stimulation of D2 receptors or group III mGluRs downregulates NO by the inhibition of dopamine or glutamate releases into the dorsal striatum. Activation of nNOS by protein phosphatases via p-nNOS by protein kinases is necessary for repeated cocaine to increase NO efflux into the dorsal striatum in vivo.

목차 (Table of Contents)

• Abstract = 1
• Introduction = 3
• Materials and Methods = 6
• 1. Animals = 6
• 2. Experimental design = 6
• 3. Drug infusion = 8
• 4. Preparation of a NO microbiosensor = 9
• 5. NO biosensin = 11
• 6. Western immunoblotting = 12
• 7. Statistics = 14
• Results = 15
• 1. Repeated injections of cocaine increased NO levels in the dorsal striatum = 15
• 2. Repeated injections of cocaine increased phosphorylated NOS immunoreactivity and inhibition of nNOS significantly decreased NO levels in the dorsal striatum = 15
• 3. Inhibition of protein kinases synergistically increased NO levels by repeated cocaine injections, however inhibition of protein phosphatases did not in the dorsal striatum = 19
• 4. Blockade of D1 receptors or stimulation of D2 receptors significantly decreased NO levels by repeated cocaine injections in the dorsal striatum = 19
• 5. Blockade of NMDA receptors significantly decreased NO levels by repeated cocaine injections in the dorsal striatum = 23
• 6. Blockade of group I mGluRs or stimulation of group III mGluRs significantly decreased NO levels by repeated cocaine injections in the dorsal striatum = 23
• Discussion = 28
• References = 32
• Abstract in Korean = 39