ラットにおけるβ-アドレナリン受容体を介した網膜動脈孔の拡張におけるGiタンパク質依存性BKチャネル活性化の関与

Involvement of Gi protein-dependent BK channel activation in β-adrenoceptor-mediated dilation of retinal arterioles in rats.

• Asami Mori
• Ayumi Taniai
• Mami Hasegawa
• Kenji Sakamoto
• Tsutomu Nakahara

抄録

循環カテコラミンは網膜血管緊張の調節に寄与する。これまでの研究では、ラットの網膜動脈孔のβ-アドレナリン受容体介在性拡張には、大コンダクタンスCa活性化K(BK)チャンネルの活性化が関与していることが明らかになっている。本研究では、網膜動脈におけるβ-アドレナリン受容体介在性BKチャネルの活性化におけるGiタンパク質の役割を調べることを目的とした。ラットのin vivo眼底像を撮影し、網膜動脈孔の直径を測定した。全身血圧と心拍数を連続的に記録した。β-アドレナリン受容体アゴニストであるフォルモテロール（0.01～0.3μg/kg/min）を静脈内注射すると、網膜動脈孔径は増加したが、平均動脈圧は用量依存的に減少した。BKチャネルの阻害剤であるイベリオトキシン（20pmol/eye）の静脈内注射は、フォルモテロールによって誘発された網膜動脈孔の拡張を有意に減衰させた。同様の結果は、フォルモテロールの代わりに別のβ-アドレナリン受容体作動薬であるサルブタモール（0.03-3μg/kg/分）を使用した場合にも得られた。しかし、イベリオトキシンは、デノパミン（1〜30μg/kg/分；β-アドレナリン受容体アゴニスト）、CL316243（0．3〜10μg/kg/min；β-アドレナリン受容体アゴニスト）、プロスタグランジンI（0.03〜10μg/kg/min；プロスタノイドIP受容体アゴニスト）、およびフォルスコリン（1〜10μg/kg/min；アデニルシクラーゼ活性化剤）。百日咳毒素（66 ng/eye; Giタンパク質阻害剤）の静脈内注射は、フォルモテロールによって誘導された網膜動脈の拡張を有意に減衰させたが、デノパミンとCL316243によっては減衰しなかった。百日咳毒素の存在下では、イベリオトキシンはホルモテロールによって誘発された網膜動脈孔の拡張を抑制する効果はなかった。これらの結果から、β-アドレナリン受容体の刺激は、百日咳毒素感受性Giタンパク質依存性のBKチャネルの活性化を介して、ラットの生体内で網膜動脈を拡張させることが示唆された。

Circulating catecholamines contribute to the regulation of retinal vascular tone. Our previous studies have demonstrated that the activation of large-conductance Ca-activated K (BK) channels is involved in the β-adrenoceptor-mediated dilation of retinal arterioles in rats. The present study aimed to examine the role of Gi protein in the β-adrenoceptor-mediated activation of BK channels in the retinal arterioles. Images of in vivo rat ocular fundi were captured, and the diameters of retinal arterioles were measured. Systemic blood pressure and heart rate were recorded continuously. Intravenous infusion of formoterol (0.01-0.3 μg/kg/min), a β-adrenoceptor agonist, increased the diameter of retinal arterioles but decreased mean arterial pressure in a dose-dependent manner. Intravitreal injection of iberiotoxin (20 pmol/eye), an inhibitor of BK channels, significantly attenuated the formoterol-induced dilation of retinal arterioles. Similar results were obtained when salbutamol (0.03-3 μg/kg/min), another β-adrenoceptor agonist, was used instead of formoterol. However, iberiotoxin had no significant effect on retinal vasodilator responses to intravenous infusion of denopamine (1-30 μg/kg/min; a β-adrenoceptor agonist), CL316243 (0.3-10 μg/kg/min; a β-adrenoceptor agonist), prostaglandin I (0.03-10 μg/kg/min; a prostanoid IP receptor agonist), and forskolin (1-10 μg/kg/min; an adenylyl cyclase activator). Intravitreal injection of pertussis toxin (66 ng/eye; a Gi protein inhibitor) significantly attenuated the dilation of retinal arterioles induced by formoterol but not by denopamine and CL316243. In the presence of pertussis toxin, iberiotoxin had no inhibitory effect on formoterol-induced dilation of retinal arterioles. These results suggest that stimulation of β-adrenoceptors dilates retinal arterioles through pertussis toxin-sensitive Gi protein-dependent activation of BK channels in rats in vivo.