• Journal of Medicine and Life Science
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• 제18권3호
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• pp.41-48
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• 2021

The prevalence of attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), a developmental neuropsychiatric disorder, is high among children and adolescents. The pathogenesis of ADHD is mediated with genetic, biological, and environmental factors. Most therapeutic drugs for ADHD have so far targeted biological causes, primarily by regulating catecholaminergic neurotransmitters. However, ADHD drugs that are clinically treated have various problems in their addictiveness and drug stability; thus, it is recommended that efficacy and safety should be secured through simultaneous prescription of multiple drugs rather than a single drug treatment. Accordingly, it is necessary to develop drugs that newly target pathogenic mechanisms of ADHD. In this study, we attempt to confirm the possibility of developing new drugs by reviewing dopamine-related developmental mechanisms of neurons and their correlation with ADHD. Histone deacetylase inhibitors (HDACi) can regulate the concentration of intracellular dopamine in neurons by expressing vesicular monoamine transporter 2 and inducing the exocytosis of neurotransmitters to the synaptic cleft, thereby promoting the development of neurons and signal transmission. This cellular modulation of HDACi is expected to treat ADHD by regulating endogenous catecholamines such as dopamine. Although studies are still in the preclinical stage, HDAC inhibitors clearly have potential as a therapeutic agent with low addictiveness and high efficacy for ADHD treatment.

• 대한한의학방제학회지
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• 제31권4호
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• pp.295-313
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• 2023

Objectives : While treatments for cancer are advancing, the development of effective treatments for cancer metastasis, the main cause of cancer patient death, remains insufficient. Recent studies on Dichroae Radix have revealed that its active ingredients have the potential to inhibit cancer metastasis. This study aimed to investigate the cancer metastasis inhibitory effect of Dichroae Radix using network pharmacological analysis. Methods : The active compounds of Dichroae Radix have been identified using Traditional Chinese Medicine System Pharmacology Database and Analysis Platform. The UniProt database was used to collect each of information of all target proteins associated with the active compounds. To find the bio-metabolic processes associated with each target, the DAVID6.8 Gene Functional classifier tool was used. Compound-Target and Target-Pathway networks were analyzed via Cytoscape 3.40. Results : In total, 25 active compounds and their 62 non-redundant targets were selected through the TCMSP database and analysis platform. The target genes underwent gene ontology and pathway enrichment analysis. The gene list applied to the gene ontology analysis revealed associations with various biological processes, including signal transduction, chemical synaptic transmission, G-protein-coupled receptor signaling pathways, response to xenobiotic stimulus, and response to drugs, among others. A total of eleven genes, including HSP90AB1, CALM1, F2, AR, PAKACA, PTGS2, NOS2, RXRA, ESR1, ESR2, and NCOA1, were found to be associated with biological pathways related to cancer metastasis. Furthermore, nineteen of the active compounds from Dichroae Radix were confirmed to interact with these genes. Conclusions : The results provide valuable insights into the mechanism of action and molecular targets of Dichroae Radix. Notably, Berberine, the main active ingredient of Dichroae Radix, plays a significant role in degrading AR proteins in advanced prostate cancer. Further studies and validations can provide crucial data to advance cancer metastasis prevention and treatment strategies.

• International Journal of Molecular Medicine
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• 제44권5호
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• pp.1801-1810
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• 2019

Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels have been known to participate in the regulation of neuronal excitability, synaptic transmission and long-term potentiation in the hippocampus. The present study investigated transient ischemia-induced changes of HCN1 and HCN2 expressions in the Cornu Ammonis 1 (CA1) subfield of the hippocampus in gerbils subjected to 5 min transient global cerebral ischemia (tgCI). Neuronal death was exhibited in pyramidal neurons of the striatum pyramidale in the CA1 subfield 4 days after tgCI. HCN1 and HCN2 immunoreactivities were demonstrated in intact CA1 pyramidal neurons, and were transiently and markedly increased in the CA pyramidal neurons at 6 h after ischemia. Thereafter, they gradually decreased in a time-dependent manner. A total of 4 days after ischemia, HCN1 and HCN2 immunoreactivities were barely detected in the CA1 pyramidal neurons; however, HCN1 and HCN2 were began to be expressed in pericytes and astrocytes at 4 days after ischemia. The results indicated that HCN1 and HCN2 expression levels were apparently changed in the gerbil hippocampal CA1 subfield following tgCI and suggested that ischemia-induced alterations in HCN1 and HCN2 expression levels may be closely associated with the death of CA1 pyramidal neurons following 5 min of tgCI.

• Applied Microscopy
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• 제40권2호
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• pp.53-64
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• 2010

글루타메이트 수용체는 신경연접의 발달에서 신경연접과 정제 등에 중요한 역할을 한다. 포유류 청각뇌줄기의 가쪽위올리브 핵-안쪽마름섬유체핵 신경연접에서의 흥분성 신경전달물질의 전달은 글루타메이트와 같은 많은 흥분성 신경전달물질의 전달을 조절하므로 발생학적 연구에 매우 유용한 모델이다. 귀먹음은 흥분성 회로 또는 억제성 회로의 신경연접에서 신경전달물질들의 변화뿐 아니라 형태학적 변화도 초래하게 된다. 이런 이유로 선천적으로 태어나면서 달팽이 기관이 퇴화되는 선회생쥐는 귀먹음의 병태생리를 연구하는데 가장 좋은 동물모델이다. 그러나, 선회생쥐에서 이런 NMDA 수용체 각각의 아형들이 발달에 따라 어떻게 나타나는지에 관해서는 거의 알려진 사실이 없다. 따라서, 본 연구에서는 선천적으로 속귀에 돌연변이를 가진 선회생쥐를 이용하여 면역조직화학염색법으로 생후 7일과 16일의 쥐를 정상쥐와 비교해서 글루타메이트성의 흥분성 신호가 전달되는 청각뇌줄기의 가쪽위올리브핵(LSO)에서 N-메틸-D-아스파르 트산염(NMDA) 수용체의 아형인 NR1, NR2A, NR2B의 분포를 각각 조사하였다. 생후 7일째 선회생쥐의 NR1에 대한 면역반응성의 세기는 정상군에서 $128.67\pm8.87$로 나타났고 이형접합체에서는 $111.06\pm8.04$, 동형접합체에서는 $108.09\pm5.94$으로 나타났다. 그리고 생후 16일째 선회생쥐에서는 정상군에서 $43.83\pm10.49$, 이형접합체에서는 $40\pm13.88$, 동형접합체에서는 $55.96\pm17.35$으로 나타났다. 생후 7일째 선회생쥐의 NR2A에 대한 면역반응성의 세기는 정상군에서 $97.97\pm9.71$, 이형접합체에서 $102.87\pm9.30$, 동형접합체에서 $106.85\pm5.79$로 나타났다. 생후 16일 선회생쥐의 가쪽위올리브핵에서의 NR2A에 대한 면역반응성 세기는 정상군에서 $47.4\pm20.6$, 이형접합체에서 $43.9\pm17.5$, 동형접합체에서 $49.2\pm20.1$로 나타났다. 생후 7일의 선회생쥐의 NR2B의 면역반응성 세기는 정상군에서 $109.04\pm6.77$, 이형접합체에서 $106.43\pm10.24$, 동형접합체에서 $105.98\pm4.10$으로 나타났다. 생후 16일째 선회생쥐의 NR2B의 면역반응성의 세기는 정상군에서 $101.47\pm11.50$, 이형접합체에서 $91.47\pm14.81$, 동형접합체에서 $93.93\pm15.71$으로 나타났다. 이 결과들은 생후 7일과 16일의 선회생쥐의 가쪽위올리브핵에서 NMDA 수용체의 면역반응성의 변화를 나타낸 것으로 인간 귀먹음의 주요한 병태생리를 파악하는 데 기본적인 자료를 제시할 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제16권2호
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• pp.315-322
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• 2006

신경세포 간 정보교환이 이루어지고 있는 신경전달물질의 방출과정은 극히 복잡하여, 이 방면의 독창적인 연구를 수행하기 위해서는 신규작용을 갖는 특이적인 저분자 probe의 탐색은 필수적이다. PC12세포에 tritium-label된 norepinephrine ($[^3H]-NE$)을 incorporation시킨 후에 60 mM의 고농도의 $K^+$의 자극에 의해서 탈분극 후에 방출되는 $[^3H]-NE$의 양을 scintillation countering하여 생리 활성 물질을 탐색하기 위한 in vitro의 실험계를 세웠다. 이 탐색계를 이용하여 곰팡이, 방선균와 박테리아의 대사산물 1만 1000여 샘플을 탐색한 결과, PC12세포에서 고농도의 $K^+$의 자극에 의해서 탈분극 후에 유도되는 $[^3H]-NE$의 방출을 효과적으로 저해하는 FS11052를 방선균 유래의 대사산물로부터 얻었다. FS11052는 또한 PC12세포와 rat cortical neurons에서 동일한 고농도의 $K^+$의 자극에 의한 탈분극 후에 유도되는 신경전달 물질로서 ATP의 방출에도 유의한 저해효과를 나타냈으며, 이 저해 효과는 ionopore로 알려진 ionomycin ($1{\mu}M$)을 포함하는 저농도의 $K^+$의 버퍼를 처리하였을 때에도 보여졌다. 이틀 결과로부터 FS11052의 신경전달 물질의 방출에 대한 저해작용은 세포내 $Ca^{2+}$ 유입 이 후의 반응으로 추정하며 이 작용기구에 대한 해석을 하기위하여, 신경세포의 돌기신장 형태에 대한 영향을 관찰한 결과, 분화를 유도하는 적정 농도인 $5{\mu}g/ml$의 NGF 존재 하에서의 PC12 세포의 돌기 신장에 대하여서는 억제작용을 나타냈다. 또 rat의 대뇌 해마 세포에 대하여 특정적인 형태의 돌기를 내고 있어, FS11052 물질의 첨가에 의해 통상의 긴 축색돌기는 억제되고 얇은 침상의 돌기가 세포체로부터 돌출되어 있었으며, growth cone 를 갖고 있지 않은 뉴우런이 많이 관찰되었다. FS11052 물질의 작용에 관해서는, 탈분극된 synaptic membrane이 $Ca^{2+}$ 이온을 유입 후 활성화되어 신경전달물질을 방출에 중요한 역할을 하고 있는 synaptotagmin, syntaxin, synapsin, SNAP25 등의 synaptosome을 구성하는 단백질에 직접 혹은 이와 밀접한 관련을 갖고 있는 인자와 간접적으로 작용하며, 신경전달물질의 방출을 억제하여 growth cone의 전향과 신경세포의 가소성을 조절하는 물질로 사료되어, 이 물질이 $Ca^{2+}$ 이온을 유입 후 일어나는 exocytosis와 신경계의 기능연구를 위해 사용되어질 수 있을 것으로 기대된다.

• Applied Microscopy
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• 제31권1호
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• pp.101-108
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• 2001

아프리카 왕달팽이 (Achatina fulica)의 내장신경절(visceral ganglion)과 우 체 벽신경절(right parietal ganglion)을 투과전자현미경을 통해 관찰한 결과 5종류(type-A, B, C, D 그리고 E)의 신경분비세포(neurosecretory cell)와 그 주위를 둘러싸고 있는 신경망 등이 관찰되었다. A형 세포(직경 $35{\mu}m$)는 두 신경절의 피질부에서 가장 많이 관찰된 삼각형 또는 불규칙한 세포로서, 세포질에는 직경 $1{\mu}m$인 큰 과립과 $0.1{\mu}m$정도인 작은 둥근과립들이 관찰되었다. 또한 작은 과립들은 전자밀도가 높은 과립과 전자밀도가 중등도인 과립 등 두 종류로 구분되었다. B형 세포(직경 $19\times12{\mu}m$)는 두 신경절의 피질부와 수질부의 여러 부위에서 고르게 관찰된 세포로서 A형 신경분비세포와 그 형태가 비슷하였다. 세포질 내에는 $0.1{\mu}m$정도 크기의 전자밀도가 높은 과립들로 가득찬 반면 둥글고 큰 과립(직경 $0.7{\mu}m$정도)들은 드물게 관찰되었다. C형 세포는 크기가 $8\times6{\mu}m$정도인 가장 작은 세포로서, $6\times5{\mu}m$정도인 큰 핵을 소지하고 있었다. 세포질에는 $0.23{\mu}m$정도인 전자밀도가 높은 과립들로 가득차 있었는데, 이들은 $0.03{\mu}m$정도 크기의 작은 과립들이 둥글게 모여 있는 특이한 형태였다. D형 세포는 $28\times20{\mu}m$정도 크기의 중형세포서, 타원형 또는 불규칙한 형태를 보였다. 이들은 두 신경절의 수질부와 피질부 중, 피질부에서 가장 많은 수가 관찰되었다. 세포질은 전자밀도가 높아 어둡게 관찰되고 직경 $1.6{\mu}m$와 $0.6{\mu}m$인 두 종의 둥근 과립들이 관찰되었다. E형 세포는 크기가 $100\times50{\mu}m$정도인 대형세포로서 두 신경절의 상단부와 중앙부위에서 드물게 나타났다. 핵은 $70\times30{\mu}m$정도로 세포질 대비 매우 컸다. 이들은 다양한 크기의 전자밀도가 높은 둥근 과립(직경 $1\sim0.2{\mu}m$)을 소지하고 있었으며, 세포의 표면은 여러 형태의 사상족(filopodia)들을 뻗어 노쇠한 세포들을 포식하였다. 신경망(neuropiles)들은 신경분비세포를 둘러싸고 있었으며, 신경섬유 속에서 다양한 종류의 연접소포들(synaptic vesicles)이 관찰되었는데, 전자밀도, 크기 그리고 모양에 따라 6종류로 분류되었다.

• 생명과학회지
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• 제28권9호
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• pp.1100-1117
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• 2018

Ras superfamily에 속하는 monomeric small GTPase는 현재까지 170여 종이 알려져 있으며 이들은 세포 신호전달에 있어서 분자 스위치(molecular switch)로 작용하고 있다. Ras GTPase는 guanosine diphosphate (GDP)와 결합하여 불활성화 되거나 혹은 guanosine triphosphate (GTP)와 결합하여 활성화되는 guanosine nucleotide 결합단백질로서 세포내의 수많은 생리작용을 조절하고 있다. 즉, 쉬고 있던 불활성화 상태의 Ras-GDP는 외부 신호에 반응하여 활성화 된 guanine nucleotide exchange factor (GEF)에 의하여 활성형인 Ras-GTP상태로 전환되어 그 하류로 신호를 전달하는 효과기로 작용하게 된다. 신호전달을 마친 Ras-GTP는 다시 불활성형인 Ras-GDP로 전환되어야 하는데 Ras 자체의 GTPase 활성이 미약하여 RasGTPase activating protein (RasGAP)의 도움을 받아야만 한다. 이와 같이 Ras GTPase는 GEF와 GAP의 활성으로 세포 안의 스위치를 켜고 끄게 된다. 현재까지 알려진 인간 암(cancer)의 30% 이상이 돌연변이를 포함하는 Ras switch의 비정상적인 작동에 기인한다는 점이 밝혀져 있으므로 Ras GTPase의 구조와 생리적 기능에 대한 최근의 연구결과들을 요약하였다. 나아가 GTPase activating protein으로서의 기능을 상실한 RasGAP분자의 돌연변이는 세포 안의 Ras 스위치를 계속 켜 두는 상태인 Ras-GTP 상태를 유발함으로서 종국에는 암의 발생을 촉발하게 된다. 이에, 본고에서는 최근에 와서 tumor suppressor로서 알려지면서 암의 치료 표적단백질로 떠오르게 된 RasGAP의 인체생리학적 기능을 고찰하였다. 인간 게놈 안에는 RASA1, NF1, GAP1 family 및 SynGAP family 등에 속하는 14종의 RasGAP 분자들이 존재하는데 이들 GAP분자들의 이상과 인간 질병의 연관성에 대한 최근의 연구결과들에 대해 고찰하였다.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제1권6호
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• pp.625-637
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• 1997

Calcium ions are implicated in a variety of physiological functions, including enzyme activity, membrane excitability, neurotransmitter release, and synaptic transmission, etc. Calcium antagonists have been known to be effective for the treatment of exertional angina and essential hypertension. Selective and nonselective voltage-dependent calcium channel blockers also have inhibitory action on the acute and tonic pain behaviors resulting from thermal stimulation, subcutaneous formalin injection and nerve injury. This study was undertaken to investigate the effects of iontophoretically applied $Ca^{++}$ and its antagonists on the responses of WDR (wide dynamic range) cells to sensory inputs. The responses of WDR cells to graded electrical stimulation of the afferent nerve and also to thermal stimulation of the receptive field were recorded before and after iontophoretical application of $Ca^{++}$, EGTA, $Mn^{++}$, verapamil, ${\omega}-conotoxin$ GVIA, ${\omega}-conotoxin$ MVIIC and ${\omega}-agatoxin$ IVA. Also studied were the effects of a few calcium antagonists on the C-fiber responses of WDR cells sensitized by subcutaneous injection of mustard oil (10%). Calcium ions and calcium channel antagonists ($Mn^{++}$, verapamil, ${\omega}-conotoxin$ GVIA & ${\omega}-agatoxin$ IVA) current-dependently suppressed the C-fiber responses of WDR cells without any significant effects on the A-fiber responses. But ${\omega}-conotoxin$ MVIIC did not have any inhibitory actions on the responses of WDR cell to A-fiber, C-fiber and thermal stimulation. Iontophoretically applied EGTA augmented the WDR cell responses to C-fiber and thermal stimulations while spinal application of EGTA for about $20{\sim}30\;min$ strongly inhibited the C-fiber responses. The augmenting and the inhibitory actions of EGTA were blocked by calcium ions. The WDR cell responses to thermal stimulation of the receptive field were reduced by iontophoretical application of $Ca^{++}$, verapamil, ${\omega}-agatoxin$ IVA, and ${\omega}-conotoxin$ GVIA but not by ${\omega}-conotoxin$ MVIIC. The responses of WDR cells to C-fiber stimulation were augmented after subcutaneous injection of mustard oil (10%, 0.15 ml) into the receptive field and these sensitized C-fiber responses were strongly suppressed by iontophoretically applied $Ca^{++}$, verapamil, ${\omega}-conotoxin$ GVIA and ${\omega}-agatoxin$ IVA. These experimental findings suggest that in the rat spinal cord, L-, N-, and P-type, but not Q-type, voltage-sensitive calcium channels are implicated in the calcium antagonist-induced inhibition of the normal and the sensitized responses of WDR cells to C-fiber and thermal stimulation, and that the suppressive effect of calcium and augmenting action of EGTA on WDR cell responses are due to changes in excitability of the cell.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제1권6호
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• pp.681-690
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• 1997

Loss of synaptic transmission and accumulation of extracellular $K^+([K^+]_O)$ are the key features in ischemic brain damage. Here, we examined the effects of several $K^+$channel modulators on the early ischemic changes in population spike (PS) and $[K^+]_o$ in the CA1 pyramidal layer of the rat hippocampal slice using electrophysiological techniques. After onset of anoxic aglycemia (AA), orthodromic field potentials decreased and disappeared in $3.3{\pm}0.22\;min$ $(mean{\pm}SEM,\;n=40)$. The hypoxic injury potential (HIP), a transient recovery of PS appeared at $6.0{\pm}0.25\;min$ (n=40) in most slices during AA and lasted for $3.3{\pm}0.43\;min$. $[K^+]_o$ increased initially at a rate of 0.43 mM/min (Phase 1) and later at a much faster rate (12.45 mM/min, Phase 2). The beginning of Phase 2 was invariably coincided with the disappearance of HIP. Among $K^+$ channel modulators tested such as 4-aminopyridine (0.03, 0.3 mM), tetraethylammonium (0.1 mM), NS1619 $(0.3{\sim}10\;{\mu}M)$, niflumic acid (0.1 mM), glibenclamide $(40\;{\mu}M)$, tolbutamide $(300\;{\mu}M)$ and pinacidil $(100\;{\mu}M)$, only 4-aminopyridine (0.3 mM) induced slight increase of $[K^+]_o$ during Phase 1. However, none of the above agents modulated the pattern of Phase 2 in $[K^+]_o$ in response to AA. Taken together, the experimental data suggest that 4-aminopyridine-sensitive $K^+$channels, large conductance $Ca^{2+}-activated$ $K^+$ channels and ATP-sensitive $K^+$ channels may not be the major contributors to the sudden increase of $[K^+]_o$ during the early stage of brain ischemia, suggesting the presence of other routes of $K^+$ efflux during brain ischemia.

• The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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• 제20권4호
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• pp.425-432
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• 2016

In addition to classical synaptic transmission, information is transmitted between cells via the activation of extrasynaptic receptors that generate persistent tonic current in the brain. While growing evidence supports the presence of tonic NMDA current ($I_{NMDA}$) generated by extrasynaptic NMDA receptors (eNMDARs), the functional significance of tonic $I_{NMDA}$ in various brain regions remains poorly understood. Here, we demonstrate that activation of eNMDARs that generate INMDA facilitates the ${\alpha}$-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-proprionate receptor (AMPAR)-mediated steady-state current in supraoptic nucleus (SON) magnocellular neurosecretory cells (MNCs). In $low-Mg^{2+}$ artificial cerebrospinal fluid (aCSF), glutamate induced an inward shift in $I_{holding}$ ($I_{GLU}$) at a holding potential ($V_{holding}$) of -70 mV which was partly blocked by an AMPAR antagonist, NBQX. NBQX-sensitive $I_{GLU}$ was observed even in normal aCSF at $V_{holding}$ of -40 mV or -20 mV. $I_{GLU}$ was completely abolished by pretreatment with an NMDAR blocker, AP5, under all tested conditions. AMPA induced a reproducible inward shift in $I_{holding}$ ($I_{AMPA}$) in SON MNCs. Pretreatment with AP5 attenuated $I_{AMPA}$ amplitudes to ~60% of the control levels in $low-Mg^{2+}$ aCSF, but not in normal aCSF at $V_{holding}$ of -70 mV. $I_{AMPA}$ attenuation by AP5 was also prominent in normal aCSF at depolarized holding potentials. Memantine, an eNMDAR blocker, mimicked the AP5-induced $I_{AMPA}$ attenuation in SON MNCs. Finally, chronic dehydration did not affect $I_{AMPA}$ attenuation by AP5 in the neurons. These results suggest that tonic $I_{NMDA}$, mediated by eNMDAR, facilitates AMPAR function, changing the postsynaptic response to its agonists in normal and osmotically challenged SON MNCs.