ドーパミン作動性神経毒物は、アストロサイトにおけるプリンリン作動性カルシウムシグナル伝達の二相性阻害を引き起こす

Dopaminergic neurotoxicants cause biphasic inhibition of purinergic calcium signaling in astrocytes.

• Karin M Streifel
• Albert L Gonzales
• Briana De Miranda
• Rola Mouneimne
• Scott Earley
• Ronald Tjalkens

抄録

大脳基底核のドーパミン作動核は、酸化ストレス、炎症、環境神経毒による損傷に対して非常に敏感である。アストロサイトにおけるアデノシン三リン酸（ATP）依存性カルシウム（Ca2+）過渡応答の破壊は、Ca2+依存性の重要な栄養機能を破壊することで、神経細胞の損傷に寄与する重要なストレス因子の標的となる可能性がある。そこで我々は、アストロサイトにおけるATP誘導性Ca2+シグナルを調節する構造的に異なるカチオン性神経毒物質による共通の阻害部位として、細胞膜カチオンチャネルがあるのではないかと推測した。これを検証するために、我々は2種類のドーパミン作動性神経毒物のATP依存性Ca2+波および一次マウス線条体アストロサイトにおける過渡応答を変化させる能力を調べた。1-メチル4-フェニル-1,2,3,6-テトラヒドロピリジン（MPTP）の活性代謝物であるMPP+と6-ヒドロキシドパミン（6-OHDA）である。両化合物はアストロサイトにおけるATP誘発性Ca2+過渡波を急性的に減少させ、マイクロモル濃度ではOAG誘発性Ca2+流入を遮断した。MPP+はTRPC3アンタゴニストであるピラゾール-3と同様に1-オレオイル-2-アセチル-sn-グリセロール（OAG）誘導性Ca2+過渡現象を抑制したが、6-OHDAはOAG誘導性過渡現象を部分的に抑制しただけであった。TRPC3に対するRNAiは、ATP誘発性の過渡応答と細胞外Ca2+の侵入を抑制し、MPP+によって増強された。初代アストロサイトとTRPC3過剰発現細胞を用いた全細胞パッチクランプ実験では、MPP+の急性投与はOAG誘導TRPC3電流を完全に遮断したが、6-OHDAはOAG電流を部分的にしか遮断しなかった。これらの知見は、MPP+と6-OHDAが、プリンリン作動性受容体を介したTRPC3の活性化を阻害することで、アストロサイトにおけるATP誘導性Ca2+シグナルを部分的に阻害することを示唆しており、神経毒性傷害に寄与するグリアにおける新規経路を示唆している。

Dopaminergic nuclei in the basal ganglia are highly sensitive to damage from oxidative stress, inflammation, and environmental neurotoxins. Disruption of adenosine triphosphate (ATP)-dependent calcium (Ca2+) transients in astrocytes may represent an important target of such stressors that contributes to neuronal injury by disrupting critical Ca2+-dependent trophic functions. We therefore postulated that plasma membrane cation channels might be a common site of inhibition by structurally distinct cationic neurotoxicants that could modulate ATP-induced Ca2+ signals in astrocytes. To test this, we examined the capacity of two dopaminergic neurotoxicants to alter ATP-dependent Ca2+ waves and transients in primary murine striatal astrocytes: MPP+, the active metabolite of 1-methyl 4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP), and 6-hydroxydopamine (6-OHDA). Both compounds acutely decreased ATP-induced Ca2+ transients and waves in astrocytes and blocked OAG-induced Ca2+ influx at micromolar concentrations, suggesting the transient receptor potential channel, TRPC3, as an acute target. MPP+ inhibited 1-oleoyl-2-acetyl-sn-glycerol (OAG)-induced Ca2+ transients similarly to the TRPC3 antagonist, pyrazole-3, whereas 6-OHDA only partly suppressed OAG-induced transients. RNAi directed against TRPC3 inhibited the ATP-induced transient as well as entry of extracellular Ca2+, which was augmented by MPP+. Whole-cell patch clamp experiments in primary astrocytes and TRPC3-overexpressing cells demonstrated that acute application of MPP+ completely blocked OAG-induced TRPC3 currents, whereas 6-OHDA only partially inhibited OAG currents. These findings indicate that MPP+ and 6-OHDA inhibit ATP-induced Ca2+ signals in astrocytes in part by interfering with purinergic receptor mediated activation of TRPC3, suggesting a novel pathway in glia that could contribute to neurotoxic injury.