セロトニン受容体を介した顎閉鎖性運動ニューロンへの包囲感覚入力のシナプス前抑制

Serotonin receptor-mediated presynaptic inhibition of proprioceptive sensory inputs to jaw-closing motoneurons.

• Ai Nagata
• Kiyomi Nakayama
• Shiro Nakamura
• Ayako Mochizuki
• Chikako Gemba
• Risa Aoki
• Masanori Dantsuji
• Koutaro Maki
• Tomio Inoue

抄録

中脳三叉神経核（MesV）のニューロンから咬筋運動ニューロン（MMN）への予知感覚入力は、咀嚼時の咬筋活動を制御する上で重要な役割を果たしている。いくつかの組織学的研究により、セロトニン（5-HT）線維が中脳三叉神経核と三叉神経運動核の両方に密に神経を支配していることが示されている。しかし、MesV求心性神経からMMNへの興奮性シナプス入力の調節における5-HTの機能的役割はまだ明らかにされていない。そこで、生後8日目から12日目までの若齢のWistarラットの脳幹スライス標本を用いて全細胞記録法を用いて、MesV求心性神経からMMNへの興奮性シナプス入力に対する5-HTの効果を調べた。5-HTを入浴させると、MesV求心性神経（eEPSP）の電気刺激によってMMNsで誘発される興奮性シナプス後電位のピーク振幅が減少し、eEPSPsに対する5-HTの抑制効果は、5-HT受容体アゴニストCP-93129では再現されたが、5-HT受容体アゴニスト8-OH-DPATでは再現されなかった。さらに、5-HT受容体アンタゴニストSB-224289は、5-HT受容体アンタゴニストWAY-100635ではなく、5-HTのeEPSPsに対する阻害効果を示した。CP-93129はペアパルス比を増加させ、小型興奮性シナプス後電流（mEPSC）の周波数を減少させたが、mEPSCの振幅は変化しなかった。これらの結果は、MesV求心性神経からMMNへの興奮性シナプス入力の抑制には、シナプス前の5-HT受容体が関与していることを示唆している。このような阻害は咀嚼時のMesV求心性活動を調節している可能性がある。

The proprioceptive sensory inputs from neurons in the mesencephalic trigeminal nucleus (MesV) to masseter motoneurons (MMNs) play an important role in regulating masseter muscle activity during mastication. Several histological studies have shown that serotonin (5-HT) fibers densely innervate both the MesV and the trigeminal motor nucleus. However, the functional roles of 5-HT in the regulation of the excitatory synaptic inputs from MesV afferents to MMNs remain to be clarified. Thus, using the whole-cell recording technique in brainstem slice preparations from juvenile Wistar rats aged between postnatal days 8 and 12, we examined the effects of 5-HT on the excitatory synaptic inputs from MesV afferents to MMNs. Bath application of 5-HT reduced the peak amplitude of excitatory postsynaptic potentials evoked in MMNs by electrical stimulation of the MesV afferents (eEPSPs), and this inhibitory effect of 5-HT on eEPSPs was replicated with the 5-HT receptor agonist CP-93129 but not by the 5-HT receptor agonist 8-OH-DPAT. Moreover, the 5-HT receptor antagonist SB-224289 but not the 5-HT receptor antagonist WAY-100635 antagonized the inhibitory effect of 5-HT on eEPSPs. CP-93129 increased the paired-pulse ratio and decreased the frequency of miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSCs), while it did not alter the mEPSC amplitude. These results suggest that presynaptic 5-HT receptors are involved in the inhibition of the excitatory synaptic inputs from MesV afferents to MMNs. Such inhibition may regulate MesV afferent activity during mastication.

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