Increase in Neurogenesis of Neural Stem Cells Cultured from Postnatal Mouse Subventricular Zone by Nifedipine

The subventricular zone (SVZ) in the brain contains neural stem cells (NSCs) that generate new neurons throughout one's lifetime. Many extracellular and intracellular factors that affect cell proliferation and neuronal differentiation of NSCs are already well-known. Recently, L-type calcium channels have been reported to regulate neural development and are present in NSCs, differentiating neuroblasts, and mature neurons in the SVZ. Nifedipine, a blocker of L-type calcium channels, has been long used as a therapeutic drug for hypertension. However, studies on the use of nifedipine to inhibit L-type calcium channels of NSCs are lacking. Herein, we treated NSCs cultured from mouse postnatal SVZ with nifedipine during neuronal differentiation. Nifedipine increased the number of Tuj1-positive neurons but did not significantly change the number of Olig2-positive oligodendrocytes. Nifedipine increased cell division during early differentiation, which was detected using the 5-ethynyl-2'-deoxyuridine incorporation assay and immunocytochemistry assessment by staining the cells with phosphorylated histone H3, a mitosis marker. Nifedipine increased the transcription of Dlx2, a neurogenic transcription factor, and the level of Mash1, a marker for early neurogenesis. In addition to nifedipine, verapamil, which is also an L-type calcium channel blocker, showed a slight increase in neurogenesis, but its statistical significance was very low. In contrast, pimozide, a T-type calcium channel blocker, did not affect neurogenesis, although T-type calcium channel genes Cav3.1, Cav3.2, and Cav3.3 were expressed. In summary, nifedipine might promote the neuronal fate of NSCs during early differentiation and calcium signaling through L-type calcium channels might be involved in neuronal differentiation, especially during the early stages of differentiation.

L-type 칼슘 채널을 저해하는 저해제, nifedipine에 의한 쥐 뇌실하 영역 신경줄기세포의 신경세포로의 분화 촉진

뇌실하 영역은 뇌에서 신경줄기세포가 분포하는 곳으로 평생에 걸쳐 새로운 신경세포를 생성하는 곳이다. 많은 세포 안팎의 인자들이 신경줄기세포의 세포 증식과 신경세포로의 분화에 영향을 미친다. 최근 들어, L-type 칼슘 채널이 신경계의 발달을 조절하고 뇌실하 영역에 있는 신경줄기세포, 신경세포로 분화 중인 세포, 그리고 성숙한 신경세포에 분포한다고 밝혀졌다. L-type 칼슘 채널의 저해제인 nifedipine은 고혈압의 치료제로 오랜 기간 사용되어 왔다. 신경줄기세포에 nifedipine을 사용하여 L-type 칼슘 채널을 저해하는 연구는 많이 없는 상황이다. 이번 연구에서, 우리는 5일령 쥐의 뇌실하 영역에서 배양한 신경줄기세포에 nifedipine을 처리하여 신경세포로의 분화에 미치는 영향을 관찰하였다. Nifedipine은 Tuj1을 발현하는 신경세포의 수를 증가시킨 반면, Olig2를 발현하는 희소 돌기 아교 세포(oligodendrocytes)의 수에는 큰 영향을 미치지 않았다. Nifedipine은 S기를 표지하는 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU)가 들어간 세포의 수를 증가시켰고, 세포 분열시 나타나는 인산화된 히스톤 H3(PH3)를 발현하는 세포의 수를 증가시켰다. Nifedipine은 신경세포로의 분화를 촉진하는 Dlx2 유전자의 전사를 증가시켰고, 초기 신경세포에서 보이는 Mash1의 양도 증가시켰다. Nifedipine 외 또다른 L-type 칼슘 채널의 저해제인 verapamil을 처리하자, 신경세포로의 분화가 소폭 증가하였으나, 통계적 유의미성은 매우 낮았다. T-type 칼슘 채널의 저해제 유전자인 Cav3.1, Cav3.2, Cav3.3가 발현함을 관찰하여, T-type 칼슘 채널의 저해제인 pimozide를 신경줄기세포에 처리하였으나, 신경세포로의 분화에는 변화가 없었다. 이러한 결과를 통해 nifedipine이 신경줄기세포의 초기 분화를 증진함을 알 수 있으며, L-type 칼슘 채널이 신경세포로의 분화에 관여함을 알 수 있다.