Activation of TRPV1 by D1R agonist SKF-38393 in mouse dorsal root ganglion neuron

Abstract

Transient receptor potential vanilloid-1 (TRPV1) 수용체는 리간드-결합 이온통로로 통증감각신경세포에서 주로 발현하는 통증 수용체이다. TRPV1은 유해한 열 또는 산성자극, 그리고 캡사이신과 같은 화학자극에 의해 활성화되고 신경신호를 전달한다. 이러한 TRPV1이 다양한 세포 내 신호경로에 의해서 그 기능이 조절된다는 사실은 이미 많은 연구를 통해 밝혀졌다. 신경전달물질의 한 종류인 도파민은 중추신경계에서 운동조절과 인지, 그리고 통증조절까지 다양한 부분에 걸쳐 중요한 역할을 담당하고 있다. 도파민 수용체는 G단백질 연결 수용체로 세포 내 신호경로를 조절함으로써 세포에 그 영향을 미친다. 최근, 이러한 도파민 수용체의 한 종류인 도파민 D1-like 수용체 (도파민 D1/D5 수용체)가 중추신경계뿐만 아니라 말초신경계인 척수후근신경절세포, 특히 통증감각신경세포에서도 발현한다는 보고가 있지만 TRPV1에 대한 도파민 수용체의 영향에 대한 연구는 전무한 수준이다. 이번 연구에서는 세포 내 신호경로를 활성화시키는 도파민 D1 수용체가 TRPV1에 미치는 영향을 마우스의 척수후근신경절세포에서 알아보았다. 이를 위해 도파민 D1 수용체 작용제인 SKF-38393과 다양한 억제제를 사용하여 세포 내 칼슘 농도의 변화를 칼슘 이미징 방법으로 비교하였다. 실험 결과, SKF-38393에 의한 도파민 D1 수용체의 활성화는 세포 내 칼슘 농도를 증가시켰다. 이때의 칼슘 반응은 세포 내 칼슘 분비보다는 대부분 TRPV1을 통한 외부 칼슘의 유입에 기인하였다. 또한 도파민 D1 수용체가 척수후근신경절세포에서 TRPV1과 함께 발현하고 있음을 면역형광염색 분석을 통해 확인하였다. 단백질인산화효소C 억제제와 디아실글리세롤지방가수분해효소 억제제, 아데니닐고리화효소 억제제, 그리고 단백질인산화효소A 억제제는 SKF-38393에 의한 칼슘 반응에 아무런 영향을 미치지 않았지만, 인지질가수분해효소C 억제제에 의해서는 칼슘 반응이 차단되었다. 이러한 결과를 바탕으로 SKF-38393에 의한 TRPV1 활성화는 인지질가수분해효소C에 의해 생성된 디아실글리세롤이 관여한다는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 실험 결과들은 척수후근신경절의 통증감각신경세포에서 도파민 D1 수용체 작용제 SKF-38393이 인지질가수분해효소C 세포 내 신호경로를 통해 TRPV1을 활성화시킴을 보여주며, 도파민 수용체의 활성화가 TRPV1을 통해 통증신호 조절에 기여할 수 있다는 가능성을 제시한다.

Transient receptor potential vanilloid-1 (TRPV1) is a ligand-gated ion channel expressed on nociceptive sensory neuron, which transduces extracellular stimuli such as noxious heat, proton, and capsaicin. It is well known the activity of TRPV1 is modulated by a variety of intracellular signaling pathways. Dopamine is a neurotransmitter that plays important roles in motor control, cognition, and pain modulation in the central nervous system (CNS). Dopamine receptor is a class of G-protein coupled receptor (GPCR) that regulates cellular functions through its downstream intracellular signaling pathways. Previous studies have demonstrated the expression of D1-like receptors (D1R and D5R) in nociceptive sensory neurons. However, the effect of dopamine receptor on TRPV1 remains unknown. This study was designated to examine the effects of D1R activation on TRPV1 in mouse dorsal root ganglion (DRG) neuron using Ca2+ imaging and immunofluorescence. It was found that D1R agonist SKF-38393 induces reproducible Ca2+ response in nociceptive sensory neurons. The SKF-38393-induced Ca2+ response results from influx through TRPV1 rather than Ca2+ mobilization from intracellular Ca2+ stores. Immunofluorescence analysis revealed co-expression of D1R and TRPV1 in DRG neurons. Whereas PKC inhibitor, diacylglycerol (DAG) lipase inhibitor, adenylyl cyclase (AC) inhibitor, and PKA inhibitor had no effects on SKF-38393-induced Ca2+ response, phospholipase C (PLC) specific inhibitor blocked SKF-38393-induced Ca2+ response, Taken together, these data suggest that Ca2+ response by SKF-38393 result from direct activation of TRPV1 by PLC/DAG-mediated membrane-delimited pathway. In conclusion, these results provide strong evidence that trans-activation of TRPV1 following D1R activation may contribute to the modulation of pain signaling in nociceptive sensory neurons.