• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제12권1호
• /
• pp.59-70
• /
• 2001

부신수질 크로마핀세포는 아세틸콜린에 반응하여 카테콜아민을 분비한다. 카테콜아민이 분비되기 위하여는 세포외 칼슘이 절대적으로 필요한데 이는 막전압 의존성 칼슘통로를 통하여 칼슘이 세포 속으로 유입되어야 분비기전이 시작됨을 시사한다. 부신수질 크로마핀 세포를 단일세포로 분리한 후 패치클람프 테크닉을 적용하여 여러 종류의 칼슘통로가 존재한다는 것이 알려져 있으나 아직 종이 달라짐에 따라 다른 칼슘통로가 존재하는 지 여부가 확실하지 않다. 그러므로 본 연구에서는 흰쥐 부신수질 크로마핀 세포를 대상으로 하여 단일 세포 패치클람프 테크닉을 적용하여 이 세포에 존재하는 다양한 칼슘통로의 존재를 확인하고자 하였다. L형 칼슘통로 억제제인 nicardipine, N형 칼슘통로 억제제인 $\omega$-CgTx GVIA, P형 칼슘통로 억제제인 $\omega$-AgaTx IVA를 사용하여 L형, N형, P형 칼슘통로가 흰쥐 부신수질 세포에 존재함을 확인하였고 개개의 칼슘통로가 전체 칼슘전류에 기여하는 정도는 L형 >N형> P형이었다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
• /
• 제27권3호
• /
• pp.215-231
• /
• 2002

삼차신경절의 뉴론이 구강악안면영역에서의 촉각, 압각, 온도각 및 통각 등 다양한 감각을 중추신경계로 전달하는 역할을 하는 것은 주지의 사실이다. 이러한 신경전달에 있어서 이온통로는 감각정보를 전달하는데 핵심적인 역할을 수행한다. 이 중 소디움 통로는 활동전위의 발생에 중요하며, 칼슘 통로는 시냅스 전도에 있어서 필수적인 역할을 수행하고, 포타슘 통로는 안정막전압의 유지 및 재분극에 관여한다. 최근에 여러 가지의 이온통로들의 뇌조직내의 분포에 관한 연구가 시작되고 있는데 삼차신경의 일차구심뉴론이 종지하는 삼차신경핵 즉 삼차신경 척수감각핵, 삼차신경 주감각핵, 삼차신경 중뇌핵 및 삼차신경 운동핵에 존재하는 이온통로에 관한 연구는 매우 희소하여 본 연구에서는 횐쥐의 삼차신경 핵에 존재하는 소디움, 칼슘 및 포타슘 이온통로들을 면역조직화학적 방법으로 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. (1) 소디움 통로는 삼차신경 척수감각핵, 삼차신경 주감각핵 및 삼차신경 운동핵 모두에서 강하게 염색되었다. (2) 칼슘 통로는 삼차신경 척수감각핵에서는 N-type 통로가 중등도로 염색되었으며 , P/Q-type 통로는 약하게 염색되었으나 R-type 통로는 거의 염색되지 않았다. 삼차신경 주감각핵에서는 P/Q-type 통로가 매우 약하게 염색되었다. (3) 포타슘 통로는 삼차신경 척수감각핵과 삼차신경 주감각핵에서 inwardly rectifying 포타슘 통로(Kir 2.1)가 중등도로 염색되었고, voltage-gated 포타슘 통로(Kv 4.2)가 약하게 염색되었으며, BKCa는 그 염색 정도가 매우 약하게 나타났다. 이상의 결과를 종합해 볼 때 삼차신경 감각핵에는 소디움 통로의 분포가 가장 많았으며, 칼슘통로에서는 N-type이, 포타슘 통로 중에는 inwardly rectifying 통로(Kir 2.1)가 가장 많이 분포함을 관찰할 수 있었다.

• 한국동물학회:뉴스레터
• /
• 제18권2호
• /
• pp.38-44
• /
• 2001

전위활성화 칼슘통로를 통한 칼슘이온의 세포 내 유입은 근육수축, 시냅스 전달, 호르몬 분비, 효소의 활성도 및 유전자 발현을 조절한다. 이와 같이 중요한 생리적 기능을 조절하기 때문에 칼슘통로를 대상으로 한 다방면의 연구가 과거 20년간 활발히 진행되어 왔다 칼슘통로는 $\alpha$1, $\alpha$2-$\delta$, $\beta$로 구성되어 있으며, 이 중 $\alpha$1은 칼슘통로의 일반적 특성을 나타내는 기본 구조체이며, $\alpha$2-$\delta$와 $\beta$는 $\alpha$1을 조절하는 보조 기능을 한다. 지금까지 10개의 $\alpha$1 subunits(L-형: $\alpha$1S, $\alpha$1C, $\alpha$1D, $\alpha$1F; non-L-형: $\alpha$1A, a1B, $\alpha$1E; T-형: $\alpha$1G, $\alpha$1H, $\alpha$1I), 4종류의 $\beta$ subunits, 3 종류의 $\alpha$2-$\delta$ subunits가 클로닝되었으며, 이들 클론을 이용한 분자 수준에서의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논단에서는 칼슘통로의 구조, 기능 및 조절에 대한 연구가 전기생리학적, 분자생물학적 및 약리학적 방법을 사용하여 어떻게 수행되어왔는지 살펴보고, 최근 연구성과에 대해서도 소개하고자 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제15권4호
• /
• pp.220-227
• /
• 2004

N형 칼슘통로의 비활성화기전에 관하여는 아직까지도 막전압의존성 기전과 칼슘의존성 기전간에 논란이 계속되고 있다. 2003년에 의학물리에 발표한 논문1)에서 본 연구자는 N형 칼슘통로의 비활성화 기전은 2가지 성분 -빠른 성분과 느린 성분을 가지고 있고 빠른 성분은 칼슘의존적이 아니며 오직 느린 성분만이 칼슘의존적일 가능성을 제시하였다. 본 논문에서는 막전압의존성 기전이 옳건 칼슘의존성 기전이 옳건 간에 세포 신호전달 체계로서 비활성화와 연계된 기전이 필요하므로 이러한 맥락에서 인산화 기전을 연구하였다. 흰쥐 경동맥 결절뉴론을 단일 세포로 얻은 후 whole cell patch clamp technique를 사용하여 N형 칼슘전류를 기록하고 대조 세포내액을 사용하였을 때와 phosphatase inhibitor인 okadaic acid를 포함한 세포내액을 사용하였을 때의 차이를 비교하였다. Okadaic acid에 의하여 비활성화정도가 증가되었고 이러한 okadaic acid 효과는 주로 N형 통로를 통하여 영향을 미침을 N형 칼슘통로 억제제인 $\omega$-conotoxin GVIA를 사용함으로써 확인하였다. Okadaic acid에 의한 비활성화 증가 효과는 protein kinase를 비특이적으로 억제하는 staurosporine에 의하여 억제되었고 또한 calmodulin dependent protein kinase의 특이적 억제제인 lavendustin C에 의하여 억제되었으므로 인산화과정이 N형 칼슘통로 비활성화와 관련되어 있고 특히 calmodulin을 통한 인산화과정이 주로 관여함을 확인하였다. 본 연구자가 발표한 선행논문1)에 의해 외부의 2가 양이온에 의해 빠른 비활성화가 진행되며, 본 논문에 의하여 인산화과정에 의해 빠른 비활성화가 촉진된다는 사실이 확인되었다. 그러나 본 연구결과만으로는 인산화과정이 비활성화 자체라고는 볼 수 없으며 단지 인산화과정에 의해 비활성화가 가속되었다고 해석할 수 밖에 없다. 인산화과정이 비활성화자 체인지 여부는 2가 양이온이 칼슘통로에 작용하는 결합부위에 관한 연구 및 인산화 부위가 칼슘통로인지 아니면 다른 조절 부위인지 여부를 확인할 수 있는 연구가 진행되어야 확실히 알 수 있을 것이다.

• 한국수정란이식학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.35-43
• /
• 2006

이온 통로 및 이온 농도의 변화는 수정 현상을 포함한 다양한 세포 기능에 중요한 역할을 한다. 그러나 이러한 이온의 변화가 포유동물 배의 발달과정에 어떻게 관여하는지에 대해서는 알려진 바가 적다. 본 연구에서는 생쥐난자가 수정 이후 배 발달 과정을 거치는 동안 나타나는 칼슘과 포타슘 이온의 변화를 전기생리학적 실험 기법과 공초점 현미경을 이용하여 조사하였다. 수정 시에 나타나는 일시적인 세포내 칼슘 농도 변화는 활성 전류(수정 전류)와 함께 동반되었다. 그러나 수정과 같은 극적인 현상이나 자극이 없는 시기에는 세포내 칼슘 농도가 배 발달 시기와 상관없이 일정한 수준으로 유지되었다. 이것은 세포내외의 칼슘 농도의 보상현상으로도 설명할 수 있을 것이다. 배 발달이 진행됨에 따라 난관액의 포타슘 농도는 계속 증가하여 8세포기 배에서는 난자보다 26% 증가하였다. 상실배, 포배기에서는 포타슘 농도가 감소하였다. 배 발달이 진행됨에 따라 주로 포타슘 이온에 의해 조절되는 막 전압은 탈분극되고, 칼슘 이온의 세포 안으로의 유입은 점점 감소하였다. 생쥐 난자에 5 mM의 칼슘을 처리하였을 때 막 전압은 일시적인 과분극 현상을 보이다가 회복되었다. 칼슘 유입에 따른 막 전압 변화에 관여하는 포타슘 통로를 확인하기 위하여 포타슘 통로 차단제를 전 처리한 후 칼슘을 처리한 결과, 칼슘만을 단독으로 처리한 결과와 유의한 차이를 보이지 않았다. 막 전압의 과분극 현상은 잘 알려진 포타슘 통로 차단제인 TEA에 억제되지 않았다. 그리고 small conductance $Ca^{2+}$-activated 포타슘 통로 차단제 인 apamin에 의해서도 억제되지 않았다. 따라서 생쥐 난자에서 과분극을 유발시키는 포타슘 통로는 TEA와 apamin에 억제되지 않는 다른 포타슘 통로로 생각된다. 이상의 결과로부터 배 발달 동안 변화되는 칼슘과 포타슘 이온은 수정 및 초기 배 발달에 중요한 인자로써 작용할 것으로 생각되며, two-pore domain 포타슘 통로가 난자의 막 전압 조절에 관여할 가능성을 제시한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제17권2호
• /
• pp.96-104
• /
• 2006

본 연구자를 위시한 많은 연구자에 의해 칼슘이 N형 칼슘통로의 비활성화를 촉진시킨다는 것이 보고되었다. 그러나 칼슘에 의한 비활성화 촉진 효과가 고전적인 칼슘의존성 기전에 의해 기인하는지는 아직 확실하지 않다. L형 칼슘통로의 칼슘의존성 비활성화기전을 밝히기 위하여 지금까지 사용해온 방법의 하나는 세포내, 외의 칼슘농도를 변화시켜보는 것이다. 그러므로 본 연구에서는 칼슘의존성 비활성화기전의 존재 여부를 알아보기 위하여 2가 양이온을 1가 양이온인 메틸아민($MA^+$)으로 치환하였다. 선행 연구를 통해 우리는 5초 동안의 긴 저분극 자극 시 바륨과 칼슘을 사용하여 얻은 전류에서 모두 빠른 성분(${\tau}{\sim}150ms$)과 느린 성분(${\tau}{\sim}2,500ms$)의 비활성화가 있음을 알 수 있었다. 본 연구에서 세포외 2가 양이온의 농도가 0이 되도록 하였을 때 빠른 비활성화가 소실된 반면 느린 비활성화에는 영향이 거의 없었다. 또한 바륨를 사용하였을 때보다 10 mV씩 과분극시킨 전압에서의 메틸암모늄 전류 데이터를 비교하여 보았을 때 느린 비활성화의 시정수가 서로 잘 일치하였으며 이 시정수는 막전압이 저분극될수록 감소하는 막전압의존성 비활성화의 특성을 보였다. 본 연구결과와 선행연구의 결과를 종합하여 볼 때 세포외 2가 양이온의 존재는 N형 칼슘통로의 빠른 비활성화가 일어나기 위하여 필수적인 조건이며 이러한 2가 양이온의존성 비활성화기전은 기존의 칼슘의존성 또는 막전압의존성 기전과 다르다는 가설을 제안한다.

• Restorative Dentistry and Endodontics
• /
• 제27권5호
• /
• pp.451-462
• /
• 2002

삼차신경은 구강악안면영역의 운동 및 감각을 담당하고 있으므로 치과임상에서 매우 중요하다. 삼차신경근 중 삼차신경절에 세포체를 갖는 뉴론은 주로 체성 감각을 전달하는 1차 구심신경으로 악안면영역의 촉각, 압각, 진동감각 온도각 및 통각을 담당한다. 이러한 감각의 전달은 기본적으로 신경세포의 이온통로의 활동에 의존하는데 삼차신경절 세포에 여러 종류의 이온통로가 존재하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 항체 염색법을 이용하여 이온통로가 존재를 확인 하고자 한다. 횐쥐의 삼차신경절로부터 통법에 따라 뉴론을 단일 세포로 분리하고 immunocytochemistry 방법으로 세포를 염색하여 관찰한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 본 실험에서 이온전류의 측정 등으로 관찰된 여러 종류의 이온통로들을 면역 염색법으로 확인하였다. 횐쥐의 삼차신경절 뉴론에서 확인된 이온통로는 소디움통로와 N, P 및 Q-type의 칼슘통로 그리고 BK$_{Ca}$, Kv 4.2 및 Kir 2.1 등의 포타슘통로이었으며 이온통로의 종류에 따라 분포에 차이를 나타내었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제11권1호
• /
• pp.29-38
• /
• 2000

지금까지 각종 신경전달물질의 칼슘통로 억제 효과는 일반적으로 protein kinase 의 관여없이 G-protein mediated, membrane-delimited mechanism$^{1)}$ 으로 설명되어왔다. 그러나 최근들어 protein kinase C (PKC)의 활성화가 몇몇 신경전달물질에 의한 칼슘통로 억제효과를 야기하는 중요한 세포내 기전으로 보고되고 있다 그러므로 본 연구에서는 흰쥐 교감신경뉴론을 대상으로 하여 whole cell patch clamp technique을 사용하여 칼슘전류를 기록하고, 세포밖에 norepinephrine (NE)과 함께 PKC agonist 인 phorbol-12, 13-dibutyrate (PDBu)을 투여하면서 PDBu 전 처치로 인하여 NE 에 의한 칼슘전류 억제에 어떤 변화가 초래되는 지를 분석함으로써, 신경전달물질의 칼슘전류 억제효과시 PKC의 역할을 밝히고자 하였다. PDBu (500 nM) 처치는 칼슘전류의 크기를 증가시켰으며 이는 막전압 의존성을 보여 -10 mV ~ +10 mV 의 저분극 자극시 가장 크게 전류크기가 증가하였다. 또한 PDBu 처치는 tail current 의 deactivation을 느리게 하였다. PDBu 는 NE 에 의하여 활성화되는 pertussis toxin 예민성 G protein pathway를 통한 칼슘전류 억제를 감소시켰다. 비특이적인 protein kinase 길항제인 staurosporine (1 $\mu$M) 을 전처치 하고 PDBu를 투여하면 PDBu의 칼슘전류 크기 증가 효과가 소실되었으며 또한 NE에 의한 칼슘전류 억제를 해제하는 PDBu 의 조절효과도 소실되었다. 이상의 결과로부터 Protein Kinase C 가 활성되면 G protein을 경유하여 나타나는 칼슘전류 억제 효과가 소실된다고 결론지을 수 있다. Protein Kinase C 에 의하여 인산화되는 부위가 G-protein 인지 혹은 칼슘통로인 지에 관한 해답을 얻기 위하여는 추후 연구가 진행되어야 한다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
• /
• 제25권3호
• /
• pp.157-166
• /
• 2014

뉴론에서 ATP는 분비 과립내에 신경전달물질과 함께 다량 저장되어 있다가 신경전달물질과 함께 분비되는 것으로 알려져 있으므로 신경전달물질의 자극-분비(stimulus-secretion) coupling 과정에 있어 중요한 조절작용을 할 것으로 기대된다. 그러므로 본 연구에서는 뉴론과 그 발생학적 기원이 동일한 부신수질 세포(adrenal chromaffin cell)를 대상으로 하여 세포막 칼슘통로를 통한 세포막 전류에 미치는 ATP의 영향을 측정함으로써 신경전달물질이 자극-분비 coupling 과정에 작용하는 ATP의 조절 작용을 알아보고자 하였다. 부신수질 세포의 칼슘통로를 통한 세포막 전류는 패치클램프 테크닉으로 기록하였다. 10 mM $Ba^{2+}$을 포함한 세포 외 용액에서, $Ba^{2+}$ current는 0.1 mM ATP를 세포외부에 처치했을 때, 평균 $36{\pm}6%$ (n=6) 감소되어 나타났고 ATP를 씻어준 후 전류는 다시 회복되는 가역적 반응을 보였다. ATP의 전류 억제 기전을 알아보고자 칼슘통로에서 관찰되는 현상 중의 하나인 소통(facilitation)현상을 기록하였다. +80 mV의 큰 prepulse를 준 후 바로 테스트 펄스를 주며 측정한 전류는 큰 prepulse에 의해 억제효과가 풀리는(disinhibition) 현상을 나타내었다. ATP 처치 후 큰 자극을 주어 $37{\pm}5%$ (n=11)의 $Ba^{2+}$ 전류 증가가 있었고 이는 ATP가 없는 상태에서 순수하게 큰 자극에 의해 소통되는 $25{\pm}3%$ (n=12)과 유의한 차이를 보였다(p<0.05). ATP의 억제 기전이 G-protein을 매개로 한 것인지를 알아보고자 가수분해 되지 않는 GTP 유도체인 $GTP{\gamma}S$를 세포 내에 준 후 $Ba^{2+}$ 전류를 기록하였다. $GTP{\gamma}S$에 의해 55%의 전류 크기의 감소가 있었고 이 환경에서 큰 prepulse를 인가하였을 때 $34{\pm}4%$ (n=19)의 소통현상을 보였다. 이는 $GTP{\gamma}S$가 없는 환경에서의 $25{\pm}3%$ (n=12)의 소통현상을 보인 것과 유의한 차이를 보였다(p<0.05). $Ba^{2+}$ current trace의 활성화 과정(activation)을 curve-fitting한 결과, control은 single exponential curve로 fitting된 반면, ATP 또는 $GTP{\gamma}S$를 처치한 경우, 그리고 ATP와 $GTP{\gamma}S$ 모두 처치한 경우에서는 double-exponential curve로 가장 잘 fitting이 되었다. 즉, ATP나 $GTP{\gamma}S$를 처치했을 때 모두 전류가 더 느리게 활성화되는 모양을 나타내었고, 이상의 결과로 미루어 ATP와 $GTP{\gamma}S$는 같은 방식으로 칼슘통로를 억제하고, 이러한 억제효과는 세포막에 아주 큰 전압을 걸어주면 칼슘 통로에 결합했던 G-protein이 막전압 의존적으로 떨어짐으로써 소실(disinhibition)된다고 해석된다. 본 연구에서 확인한 ATP의 칼슘통로 억제효과는 자체 크로마핀 세포 또는 주변 세포에서 아드레날린이 적게 분비되게 하는 autocrine 또는 paracrine inhibition 과정의 중요한 기전으로 작용할 것이다.

• 생명과학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.231-236
• /
• 2015

Angiotensin II (AngII)는 혈관평활근세포의 수축을 통해 혈관을 수축시키는 강력한 작용을 나타낼 뿐만 아니라 혈관세포의 성장 등에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 AngII에 의해 형성되는 활성산소가 phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)에 유리되는 칼슘에 의해 조절된다는 것을 검증하였다. 쥐의 대동맥으로부터 분리된 혈관평활근세포에서 AngII에 의해 활성산소가 농도 의존적, 그리고 시간 의존적으로 형성됨을 관찰하였다. AngII에 의해 형성되는 활성산소는 PI3K의 억제제에 의해 봉쇄되었으나 EKR의 억제제에 의해서는 봉쇄되지 않음을 알 수 있었다. AngII에 의해 유리되는 칼슘은 L-type 칼슘이온통로 봉쇄제인 Nifedipine 또는 배양액에 칼슘이 제거된 환경에서 억제됨을 확인할 수 있었다. 마지막으로 AngII에 의해 형성되는 활성산소는 배양액에 칼슘이 없는 조건이나 L-type 칼슘이온통로 억제제를 전처리 하였을 경우 억제되는 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 바탕으로 쥐의 대동맥으로부터 분리된 혈관평활근세포에서 AngII에 의한 활성산소의 형성은 PI3K/L-type 칼슘이온통로를 통한 기전을 통해 조절됨을 제안한다.