TRPC-mediated current is not involved in endocannabinoid-induced short-term depression in cerebellum

Abstract

신경세포의 저분극에 의한 대량의 칼슘 이온 유입 (DSI/DSI)이나 G 단백질 결합수용체의 활성화 (RER)에 의하여 내인성 대마제제가 시냅스 후 신경세포에서 방출되어 시냅스 전 신경세포의 수용체에 역행성으로 작용함으로써 시냅스 전도의 일시적 저하를 유발하는 현상이 보고된바 있다. 그 외에도, 내인성 대마제제는 소량의 칼슘농도 상승과 G 단백질 결합수용체의 약한 활성화가 동반되어 일어날 때 상승적 작용에 의해 방출되기도 한다 (Ca-RER). Ca-RER은 그리 높은 농도의 칼슘이온을 필요로 하지 않으므로, 전압 의존성 칼슘통로 외에도 인지질 분해효소 C (PLC)의 활성화를 유도함으로써 결과적으로 내인성 대마제제를 방출할 수 있는 칼슘 농도상승의 경로의 존재가 가능하다. 내인성 글루타메이트 수용체의 활성화는 PLC의 활성화뿐만이 아니라 그 자체가 세포내 칼슘 농도를 상승시키는 것으로 알려져 있는데, 이러한 칼슘 농도의 상승 기전으로 크게 두 가지가 알려져 있다. 비선택적 양이온 통로인 TRPC를 통한 내향성 완만 전류, 그리고 이노시톨-트리스인산 (IP3)의 유리에 의한 세포 내 칼슘 저장고에서의 칼슘의 방출이 그것이다. 하지만 어떠한 경로의 칼슘이 얼마나 Ca-RER에 기여하는지는 확실치 않으며, 이에 TRPC 이온통로를 통한 칼슘의 유입이 Ca-RER에 영향을 미치는지를 조사하였다. 이를 위해 소뇌 평행섬유의 강축성 자극 및 퍼킨지세포의 저분극 자극을 하여 평행섬유-퍼킨지세포 시냅스의 일시적 저하를 유발하였고, 이 시냅스 저하현상이 대마수용체 및 대사성 글루타메이트 수용체에 의존적임을 관찰하였다. 뿐만 아니라, TRPC 이온통로의 저해제인 SKF96365를 투여하였을 때, 시냅스 저하 및 시냅스 저하 유도 시의 세포내 칼슘 농도 상승이 억제되는 현샹을 볼 수 있었다. 그러나, 또 다른 TRPC 이온통로의 선택적 억제제인 BTP2를 투여하였을 때는 시냅스 저하 및 칼슘농도의 상승 모두 변화하지 않았으며, 앞서의 실험에서 SKF96365가 보였던 효과는 SKF96365의 비선택적 작용에 의한 것으로 풀이된다. 따라서 본 연구는 TRPC 이온통로에 의한 칼슘 유입은 소뇌 대마수용체 유발 단기약화과정에 기여하는 역할이 미미함을 시사한다.

It was found that large calcium influx caused by depolarization of neuron (Depolarization-induced suppression of inhibition/excitation, DSI/DSE) or strong activation of Gq/11-coupled receptors (receptor-driven endocannabinoid release, RER) can mediate endocannabinoid-induced retrograde signaling and induce transient depression of synaptic transmission. Besides, the endocannabinoids release also can be induced when a small Ca2+ increase and weak activation of Gq/11-coupled receptor occur simultaneously (calcium-assisted RER, Ca-RER). In Ca-RER, calcium channels other than voltage-operated calcium channel or intra cellular calcium store can be important calcium sources for phospholipase C beta (PLCβ) activation because small amount of calcium can facilitate endocannabinoid release significantly when receptor activation is combined. Metabotropic glutamate receptor (mGluR) can induce not only activation of PLCβ, but also intracellular calcium increase. Two major different calcium signaling pathways have been known: (1) slow-kinetic evoked postsynaptic current (slow EPSC) carried by a non-selective cation channel, transient receptor potential canonical (TRPC) that is permeable to Ca2+ in cerebellar Purkinje cells (PCs)

(2) IP3-induced intracellular calcium release from intracellular calcium store. However, it is unclear that how much each calcium source contributes to Ca-RER. Here, we investigated whether calcium influx through mGluR-evoked TRPC channel activation contributes to Ca-RER in cerebellar PCs. We induced the transient depression by a burst stimulation of parallel fiber (PF) or combination of burst and postsynaptic depolarization and confirmed that those depressions are cannabinoid- and mGluR1-dependent. Furthermore, TRPC antagonist, SKF96365 blocked transient depression induced by endocannabinoid, and attenuated calcium transient during induction of the transient depression. However, an alternative TRPC antagonist, BTP2 blocked neither the depression nor calcium increase though it blocked PF burst-induced slow inward current in both experiments with two different protocols. BTP2 inhibited the slow current mostly, so the data that Ca-RER was not impaired by BTP2 displays that Ca-RER can be induced without TRPC-mediated current, and the results from experiments with SKF96365 is interpreted in terms of nonspecificity of SKF96365. These findings suggest that TPRC-mediated inward current is overwhelmed by other calcium sources and does not have an important role in endocannabinoid signaling in cerebellar PF-PC synapse.