ラットおよびヒト副腎におけるグルタミン酸受容体の特性評価

Characterization of Group I Metabotropic Glutamate Receptors in Rat and Human Adrenal Glands.

• Ya-Nan Fan
• Chaohong Li
• Lu Huang
• Lingyun Chen
• Zhao Tang
• Guangye Han
• Yuzhen Liu

抄録

グルタミン酸およびその受容体は、ウシのクロマフィン細胞において、基底性およびニコチン誘発性カテコールアミン放出の両方を促進することが実証されている。メタボトロピックグルタミン酸受容体（mGluR）を含む複数のグルタミン酸受容体は、クロマフィン細胞と同様に、いくつかの種の副腎に見られる。しかし、ラットおよびヒトの副腎皮質および髄質におけるグルタミン酸メタボトロピック受容体mRNAの発現およびI群mGluR（mGluR1およびmGluR5）の詳細な局在に関する情報は限られている。そこで、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）を用いてサブユニットのmRNA発現を調べ、免疫染色によりmGluR1とmGluR5の分布を調べた。その結果、ラット副腎皮質とヒト副腎髄質の両方で発現していることが確認された。mGluR1の免疫染色により、ラットでは副腎髄質にのみ局在していたが、ヒトでは副腎皮質と髄質の両方に発現していることが明らかになった。副腎の中心部である副腎髄質では、mGluR1はクロマフィン細胞には検出されたが、神経線維や神経節細胞には検出されなかった。mGluR5の免疫活性は、ラットとヒトのサンプルでは副腎皮質と髄質全体の毛細血管壁に認められた。また、ラット副腎髄質の神経節細胞においても、mGluR5の免疫活性が認められた。ラットおよびヒトの副腎髄質のクロマフィン細胞および神経線維にはmGluR5の免疫活性は認められなかった。ラット副腎髄質をモデルとして、mGluR1 アゴニストを投与すると、細胞外シグナル制御キナーゼ（ERK）1/2 が活性化され、カテコールアミン合成の律速酵素であるチロシン水酸化酵素（TH）の発現が増加することを明らかにした。さらに、ラット副腎髄質における低酸素誘導性THの発現亢進には、mGluR1シグナル伝達が関与していることを明らかにしました。本研究は、ラットおよびヒトの副腎におけるmRNAの発現を示しており、mGluR1の活性化を介してグルタミン酸が副腎において様々な生理的役割を果たしている可能性を示唆している。さらに、mGluR1はTHを調節することでカテコールアミン生合成に関与している可能性があり、mGluR5は微小血管機能を調節することで皮質ホルモンや髄質ホルモンのレベルに影響を与えている可能性があることが示唆された。

Glutamate and its receptors have been demonstrated to promote both basal and nicotine-evoked catecholamine release in bovine chromaffin cells. Multiple glutamate receptors, including metabotropic glutamate receptors (mGluRs), are found in the adrenal glands of several species, as well as in chromaffin cells. However, there is limited information available regarding the expression of glutamate metabotropic receptor mRNAs and the detailed localization of group I mGluRs (mGluR1 and mGluR5) in the rat and human adrenal cortex and medulla. Therefore, we examined mRNA expression of subunits using reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and the distribution of mGluR1 and mGluR5 by immunostaining. The results showed that the mRNAs were expressed in both the cortex and medulla of rat and human adrenal glands with the exception of , which was not detectable in the rat adrenal cortex. Immunostaining of mGluR1 revealed that it was localized only in the adrenal medulla of rats but was present in both the adrenal cortex and medulla in humans. In the adrenal medulla, the central part of the adrenal glands, mGluR1 was detected in chromaffin cells but not in nerve fibers and ganglion cells. Immunoactivity of mGluR5 was visible in the capillary wall throughout the adrenal cortex and medulla in rat and human samples. Its immunoactivity was also observed in ganglion cells in the rat adrenal medulla. There was no mGluR5 immunoactivity detected in chromaffin cells and nerve fibers in the rat and human adrenal medulla. Using dissected rat adrenal medulla as a model, we found that treatment with a mGluR1 agonist activated extracellular signal-regulated kinase (ERK) 1/2 and increased the expression of tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme of catecholamine synthesis. Moreover, these results showed that mGluR1 signaling was involved in hypoxia-induced upregulation of TH in the rat adrenal medulla. This study shows the expression of mRNAs in rat and human adrenal glands and indicates that glutamate, through the activation of mGluRs, may play various physiological roles in the adrenal gland. Furthermore, mGluR1 may be involved in catecholamine biosynthesis by regulating TH, and mGluR5 may affect cortical and medullar hormone levels by regulating microvascular function.

Copyright © 2020 Fan, Li, Huang, Chen, Tang, Han and Liu.