Glutamate-induced cobalt uptake reveals that non-NMDA glutamate receptors (GluRs) are present in rat taste bud cells. Previous studies involving glutamate induced cobalt staining suggest this uptake mainly occurs via kainate type GluRs. It is not known which of the 4 types of taste bud cells express subunits of kainate GluR. Circumvallate and foliate papillae of Sprague-Dawley rats (45~60 days old) were used to search for the mRNAs of subunits of non-NMDA GluRs using RT-PCR with specific primers for GluR1-7, KA1 and KA2. We also performed RT-PCR for GluR5, KA1, $PLC\beta2$, and NCAM/SNAP 25 in isolated single cells from taste buds. Taste epithelium, including circumvallate or foliate papilla, express mRNAs of GluR5 and KA1. However, non-taste tongue epithelium expresses no subunits of non-NMDA GluRs. Isolated single cell RT-PCR reveals that the mRNAs of GluR5 and KA1 are preferentially expressed in Type II and Type III cells over Type I cells.
Yang, Ji Seon;Jeon, Sujeong;Jang, Hyun-Jong;Yoon, Shin Hee
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.26
no.6
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pp.531-540
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2022
Group 1 metabotropic glutamate receptors (mGluRs) can positively affect postsynaptic neuronal excitability and epileptogenesis. The objective of the present study was to determine whether group 1 mGluRs might be involved in synaptically-induced intracellular free Ca2+ concentration ([Ca2+]i) spikes and neuronal cell death induced by 0.1 mM Mg2+ and 10 µM glycine in cultured rat hippocampal neurons from embryonic day 17 fetal Sprague-Dawley rats using imaging methods for Ca2+ and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assays for cell survival. Reduction of extracellular Mg2+ concentration ([Mg2+]o) to 0.1 mM induced repetitive [Ca2+]i spikes within 30 sec at day 11.5. The mGluR5 antagonist 6-Methyl2-(phenylethynyl) pyridine (MPEP) almost completely inhibited the [Ca2+]i spikes, but the mGluR1 antagonist LY367385 did not. The group 1 mGluRs agonist, 3,5-dihydroxyphenylglycine (DHPG), significantly increased the [Ca2+]i spikes. The phospholipase C inhibitor U73122 significantly inhibited the [Ca2+]i spikes in the absence or presence of DHPG. The IP3 receptor antagonist 2-aminoethoxydiphenyl borate or the ryanodine receptor antagonist 8-(diethylamino)octyl 3,4,5-trimethoxybenzoate also significantly inhibited the [Ca2+]i spikes in the absence or presence of DHPG. The TRPC channel inhibitors SKF96365 and flufenamic acid significantly inhibited the [Ca2+]i spikes in the absence or presence of DHPG. The mGluR5 antagonist MPEP significantly increased the neuronal cell survival, but mGluR1 antagonist LY367385 did not. These results suggest a possibility that mGluR5 is involved in synaptically-induced [Ca2+]i spikes and neuronal cell death in cultured rat hippocampal neurons by releasing Ca2+ from IP3 and ryanodine-sensitive intracellular stores and activating TRPC channels.
Ji Seon Yang;Hyun-Jong Jang;Ki-Wug Sung;Duck-Joo Rhie;Shin Hee Yoon
The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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v.28
no.5
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pp.413-422
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2024
Group I metabotropic glutamate receptors (mGluRs) modulate postsynaptic neuronal excitability and epileptogenesis. We investigated roles of group I mGluRs on low extracellular Mg2+ concentration ([Mg2+]o)-induced epileptiform activity and neuronal cell death in the CA1 regions of isolated rat hippocampal slices without the entorhinal cortex using extracellular recording and propidium iodide staining. Exposure to Mg2+-free artificial cerebrospinal fluid can induce interictal epileptiform activity in the CA1 regions of rat hippocampal slices. MPEP, a mGluR 5 antagonist, significantly inhibited the spike firing of the low [Mg2+]o-induced epileptiform activity, whereas LY367385, a mGluR1 antagonist, did not. DHPG, a group 1 mGluR agonist, significantly increased the spike firing of the epileptiform activity. U73122, a PLC inhibitor, inhibited the spike firing. Thapsigargin, an ER Ca2+-ATPase antagonist, significantly inhibited the spike firing and amplitude of the epileptiform activity. Both the IP3 receptor antagonist 2-APB and the ryanodine receptor antagonist dantrolene significantly inhibited the spike firing. The PKC inhibitors such as chelerythrine and GF109203X, significantly increased the spike firing. Flufenamic acid, a relatively specific TRPC 1, 4, 5 channel antagonist, significantly inhibited the spike firing, whereas SKF96365, a relatively non-specific TRPC channel antagonist, did not. MPEP significantly decreased low [Mg2+]o DMEM-induced neuronal cell death in the CA1 regions, but LY367385 did not. We suggest that mGluR 5 is involved in low [Mg2+]o-induced interictal epileptiform activity in the CA1 regions of rat hippocampal slices through PLC, release of Ca2+ from intracellular stores and PKC and TRPC channels, which could be involved in neuronal cell death.
Background: Subcutaneous injection of 5% formalin into the hind paw of the rat produces a biphasic nociceptive response. The second phase depends on changes in the dorsal horn cell function that occur shortly after an initial C-fiber discharge, spinal sensitization, or windup phenomenon. This study was performed to investigate the role of glutamate during spinal sensitization. Methods: Sprague-Dawley rats weighing 200 to 250 g were used for this study. Under light anesthesia (0.5% isoflurane) the rats were segregated in a specially designed cage and $50{\mu}l$ 0.5% formalin was injected subcutaneously in the foot dorsum of right hindlimb. Forty minutes after the formalin injection, the rat was quickly decapitated and spinal cord was removed. The spinal segments at the level of L3 (largest area) was collected and stored in a deep freezer ($-70^{\circ}C$). The mRNA gene expression of N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) and the metabotropic glutamate receptor subtype 5 (mGluR5) were determined by the polymerase chain reaction. Results: The number of flinches was $19.8{\pm}2.3/min$. at one minute after formalin injection and decreased to zero after then. The second peak appeared at 35 and 40 minutes after formalin injection. The values were $17.8{\pm}2.2$ and $17.2{\pm}3.0/min$. The mRNA gene expressions of NMDAR and mGluR5 were increased by $459.0{\pm}46.8%$ (P < 0.01) and $111.1{\pm}4.8%$ (P > 0.05) respectively at 40 minutes after formalin injection. The increased rate of NMDAR was significantly higher than that of mGluR5 (P < 0.01). Conclusions: From these results it suggested that NMDAR partly contributed to the mechanism of central sensitization after the formalin test but mGluR5 did not.
Glutamate-induced cobalt uptake reveals non-NMDA glutamate receptors (GluRs) in rat taste bud cells. Previous studies suggest that glutamate-induced cobalt uptake in taste cells occurs mainly via kainate type GluRs. Cobaltstained cells were immunoreactive against GluR6 and KA1 subunits of GluRs. However, the functions of those type of receptors are not known yet. It is important question which types of taste cells are cobalt-stained when stimulated by glutamate and whether they express these kinds of GluRs. Circumvallate and foliate papilla of Sprague-Dawley rats (45-60 days old) were used. A cobalt-staining technique combined with immunohistochemistry against specific markers for taste bud cell types, such as blood group H antigen (BGH), $\alpha$-gustducin (Gus), or neural cell adhesion molecule (NCAM) was employed. We also performed double labeling of GluR6 or KA1 subunits of GluR with each specific marker for taste bud cell types. Lots of cobaltstained taste bud cells expressed Gus-like immunoreactivity, and subsets of the cobalt stained cells appeared NCAM- or BGH-like immunoreactivity. Stimulation with 1 mM glutamate significantly increased the number of cobaltstained cells in Gus-like immunoreactive cells, but not in NCAM- or BGH-like immunoreactive cells. In the double labeling experiments, GluR6 and KA1 subunits of GluRs were mainly expressed with Gus. These results suggest that kainate glutamate receptors preferentially expressed in type II taste bud cells in rat.
Kyung Rok Nam;Sang Jin Han;Kyo Chul Lee;Jae Yong Choi
Journal of Radiopharmaceuticals and Molecular Probes
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v.8
no.1
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pp.3-8
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2022
Alteration of the mGluR5 density is closely related to various brain diseases including schizophrenia, depression, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease. Therefore, mGluR5 is considered as a valuable imaging biomarker for brain disease and many radiopharmaceuticals have been developed so far. Among them, [18F]FPEB has favorable pharmacokinetic characteristics, and this is the most frequently used radiopharmaceutical for preclinical and clinical studies. In the present study, we want to introduce the optimized radiosynthetic method for the routine production of [18F]FPEB using a GE TRACERlabTM FXFN pro module. In addition, the entire process was monitored with a webcam to solve the problems arising from the synthetic process. As a result, [18F]FPEB was prepared by nucleophilic substitution from its nitro- precursor at 120℃ for 20 min in dimethyl sulfoxide. Radiochemical yield was 13.7 ± 5.1% (decay-corrected, n = 91) with the molar activity of 84 ± 17 GBq/µmol at the end of synthesis. The radiochemical purity was determined to be above 96%. The manufactured [18F]FPEB injection for quality controls were carried out in accordance with an KIRAMS approved protocol, as per ICH and USP guidelines.
Kang, Seock;Kim, Ho Bang;Lee, Hyoungseok;Choi, Jin Young;Heu, Sunggi;Oh, Chang Jae;Kwon, Soon Il;An, Chung Sun
Molecules and Cells
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v.21
no.3
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pp.418-427
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2006
Ionotropic glutamate receptors (iGluRs) are ligand-gated nonselective cation channels that mediate fast excitatory neurotransmission. Although homologues of the iGluRs have been identified in higher plants, their roles are largely unknown. In this work we isolated a full-length cDNA clone (RsGluR) encoding a putative glutamate receptor from small radish. An RsGluR:mGFP fusion protein was localized to the plasma membrane. In Arabidopsis thaliana overexpressing the fulllength cDNA, glutamate treatment triggered greater $Ca^{2+}$ influx in the root cells of transgenic seedlings than in those of the wild type. Transgenic plants exhibited multiple morphological changes such as necrosis at their tips and the margins of developing leaves, dwarf stature with multiple secondary inflorescences, and retarded growth, as previously observed in transgenic Arabidopsis overexpressing AtGluR3.2 [Kim et al. (2001)]. Microarray analysis showed that jasmonic acid (JA)-responsive genes including defensins and JA-biosynthetic genes were up-regulated. RsGluR overexpression also inhibited growth of a necrotic fungal pathogen Botrytis cinerea possibly due to up-regulation of the defensins. Based on these results, we suggest that RsGluR is a glutamate-gated $Ca^{2+}$ channel located in the plasma membrane of higher plants and plays a direct or indirect role in defense against pathogen infection by triggering JA biosynthesis.
Cholinergic innervation of the hippocampus is known to be correlated with learning and memory. The cholinergic agonist carbachol (CCh) modulate synaptic plasticity and produced long-term synaptic depression (LTD) in the hippocampus. However, the exact mechanisms by which the cholinergic system modifies synaptic functions in the hippocampus have yet to be determined. This study introduces an acetylcholine receptor-mediated LTD that requires internalization of alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate (AMPA) receptors on the postsynaptic surface and their intracellular mechanism in the hippocampus. In the present study, we showed that the application of the cholinergic agonist CCh reduced the surface expression of GluA2 on synapses and that this reduction was prevented by the M1 muscarinic acetylcholine receptor antagonist pirenzepine in primary hippocampal neurons. The interaction between GluA2 and the glutamate receptor-interacting protein 1 (GRIP1) was disrupted in a hippocampal slice from a rat upon CCh simulation. Under the same conditions, the binding of GluA2 to adaptin-α, a protein involved in clathrin-mediated endocytosis, was enhanced. The current data suggest that the activation of LTD, mediated by the acetylcholine receptor, requires the internalization of the GluA2 subunits of AMPA receptors and that this may be controlled by the disruption of GRIP1 in the PDZ ligand domain of GluA2. Therefore, we can hypothesize that one mechanism underlying the LTD mediated by the M1 mAChR is the internalization of the GluA2 AMPAR subunits from the plasma membrane in the hippocampal cholinergic system.
Following peripheral nerve injury, rats will show a tactile allodynia and hyperalgesia. But the mechanism of allodynia is still obscure. The present studies, using rats rendered allodynia by loosely constrictive ligation of the common sciatic nerve (Bennett Model) and tight ligation of L5 & L6 spinal nerve (Chung Model), aimed to investigate the changes of metabotrophic glutamate receptor type 5 on the development of tactile allodynia. Male Sprague-Dawley rats (130~200 g) were anesthetized with halothane, the rats were randomly divided into one of these three groups, Group 1 (Sham operation), Group 2 (Bennett model) and Group 3 (Chung model). Seven days after surgical procedure, the animal was reanesthetized and decapitated. The spinal cord was quickly removed and stored at deep freezer for polymerase chain reaction (RT-PCR). In Group 2&3, rats showed that tactile allodynia checked by up-down method with calibrated 8 von Frey hair. The level of gene expression of mGluR5 mRNA was significantly increased in group 2 and 3. These increases was significantly different from sham operation, group 1. It was also showed that the increasing patterns of group 2 and 3 in the gene expression were similar correlation with the results of the threshold for tactile allodynia on von Frey hair test. Even though there were some differences between Bennett model and Chung model, these results suggested that mGluR5 had partly attributed to making a tactile allodynia from these models.
Kim, Ji Young;Son, Myung-Hee;Choi, Kihang;Baek, Du-Jong;Ko, Min Kyung;Lim, Eun Jeong;Pae, Ae Nim;Keum, Gyochang;Lee, Jae Kyun;Cho, Yong Seo;Choo, Hyunah;Lee, Youn Woo;Moon, Byung Seok;Lee, Byung Cheol;Lee, Ho-Young;Min, Sun-Joon
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.35
no.8
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pp.2304-2310
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2014
The synthesis and in vivo evaluation of 5-methoxy-2-(phenylethynyl)quinoline (MPEQ) 3 as a potential mGluR5 selective radioligand is described. We have identified MPEQ 3 exhibiting the analgesic effect in the neuropathic pain animal model. The effect of mGluR5 on neuronal activity in rat brain was evaluated through FDG/PET imaging in the presence of MPEQ 3. In addition, the PET study of [$^{11}C$]MPEQ 3 proved that accumulation of [$^{11}C$]MPEQ 3 in rat brain was correlated to the localization of the mGluR5.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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