ラット脳線条体からのモノアミン放出におよぼす δ-Guanidinovaleric acid 及びGABA 受容体作動薬の影響に関する研究

岡 山 医 誌 (1994) 106, 985∼1002

ラ ッ ト脳 線 条 体 か ら の モ ノ ア ミ ン 放 出 に お よぼ す

δ-Guanidinovaleric

acid及

びGABA受

容 体 作 動 薬 の

影 響 に 関 す る 研 究

岡 山大 学 医学 部 附属分 子細 胞 医学研 究 施 設神 経情 報 学部 門(指 導:森

昭 胤教 授)

岩

谷

和

夫

(平成6年4月7日

受稿)

Key words: ƒÂ-Guanidinovaleric acid, GABAA receptor, GABAB receptor, Serotonin, Dopamine 緒 言 γ-ア ミノ 酪 酸(GABA)は 哺 乳 類 の脳 内 に 遊 離 の 状 態 で 高 濃 度 に 存 在 して い る.中 枢 神 経 系 に お い て は,主 要 な 抑 制 性 神 経 伝 達 物 質 で あ る と 考 え ら れ1),て ん か ん あ る い は け い れ ん の メ カ ニ ズ ム に も深 く関 係 し て い る2-6).小 脳 の プ ル キ ン エ 細 胞,海 馬 の バ ス ケ ッ ト細 胞,新 線 条 体,網 膜,大 脳 皮 質,嗅 球 な どの 介 在 神 経,さ ら に 線 条 体-黒 質,淡 蒼 球-黒 質 問 を 連 絡 す る神 経 な ど に は, GABAを 神 経 伝 達 物 質 と し て 使 用 す る 神 経 情 報 伝 達 系 が 存 在 す る こ とが 知 られて い る7). ま たGABA受 容 体 に 対 す る い ろ い ろ な薬 物 の 親 和 性 や 感 受 性,ま た 情 報 を伝 達 され る側 の神 経 細 胞 のGABA受 容 体 にGABAが 作 用 した と きに 引 き起 こ さ れ る反 応 様 式 の 違 い に よ り,

GABA受 容 体 はGABAA受 容 体 とGABAB受

容 体 に 分 類 さ れ て い る8). さ て,ア ミ ノ 基 に ア ミジ ン基 の 結 合 し た 構 造 を持 つ 化 合 物 を グ ア ニ ジ ノ化 合 物 と総 称 す るが, 生 体 内 に も 多 数 の グ ア ニ ジ ノ化 合 物 が 蛋 白質 に 結 合 して,も し くは 遊 離 の 状 態 で,そ の 存 在 が 確 認 さ れ て い る9).代表 的 な グ ア ニ ジ ノ化 合 物 の 1つ で あ る ア ル ギ ニ ン(Arg)は,尿 素 サ イ クル の 構 成 メ ンバ ー と し て,生 体 内 か らの 窒 素 排 出 の 役 割 を 担 っ て い る こ と は 広 く知 られ て い る.ま た ク レ ア チ ン はArgと グ リ シ ン か ら グ ア ニ ジ ノ 酢 酸 を 経 由 して 合 成 さ れ,更 に リ ン酸 を 結 合 す る こ とに よ り高 エ ネ ル ギ ー 化 合 物 と な り筋 収 縮 に エ ネ ル ギ ー を供 給 し て い る こ と も よ く知 ら れ て い る.更 に,グ ア ニ ジ ノ コハ ク 酸 や メ チ ル グ ア ニ ジ ン な ど は 尿 毒 症 の 症 状 発 現 の 一 翼 を 担 っ て い る こ と も考 え られ て い る10). グ ア ニ ジ ノ 化 合 物 の 中 枢 作 用 に 関 し て は,古 く よ りけ い れ ん に 関 して研 究 が な さ れ て きた が, 森 は,ペ ン チ レ ン テ トラ ゾ ー ル 誘 発 け い れ ん 中 に,脳 内 で γ-グ ア ニ ジ ノ酪 酸 が 増 加 す る こ と を 明 ら か に す る と共 に11),脳 室 内 投 与 に よ りけ い れ ん が 誘 発 さ れ る こ と を報 告 し た12).また平 松 らは, ペ ン チ レ ン テ トラ ゾ ー ル 誘 発 け い れ ん 発 作 直 前 に 脳 内 で グ ア ニ ジ ノエ タ ン ス ル フ ォ ン酸 が 増 加 し,電 気 刺 激 け い れ ん 中 に は 逆 に 減 少 す る こ と を13),さ ら に 森 ら は コ バ ル トに よ る て ん か ん 焦 点 の 脳 組 織 内 に α-グ ア ニ ジ ノ グル タ ル 酸 が け い れ ん 発 作 発 現 中 に の み 増 加 す る こ と を 報 告 し て い る14).さ らに グ ア ニ ジ ノエ タ ン ス ル フ ォ ン酸15), α-グ ア ニ ジ ノ グ ル タ ル 酸16)は い ず れ も ラ ッ トや ウ サ ギ の 脳 内 に 注 入 す る と,け い れ ん 発 作 が 発 現 す る こ と も知 ら れ,グ ア ニ ジ ノ化 合 物 が 中 枢 神 経 系 の 異 常 興 奮 に 関 し何 ら か の 役 割 を 演 じ て い る こ と が 示 唆 さ れ て い る. 一 方_{, Argが リジ ン に代 謝 され る際 生 じ るNO} は,神 経 細 胞 内 に お い て グ ア ニ レ ー トサ イ ク ラ ー ゼ を 活 性 化 す る こ と17,18)_{,ま たArgの 誘 導 体} で あ るL-NG-モ ノ メ チ ル ア ル ギ ニ ンやL-NG-ニ ト ロ ア ル ギ ニ ン はNO合 成 を 抑 制 す る こ とな ど 985

986 岩 谷 和 夫 が 近 年 報 告 さ れ19,20),グア ニ ジ ノ化 合 物 は セ カ ン ドメ ッ セ ン ジ ャ ー の 基 質 や そ の 阻 害 剤 と な る な ど,神 経 伝 達 機 構 に 対 し て 重 要 な 役 割 を担 っ て い る こ と も 明 らか に さ れ て い る. さ て, δ-グ ア ニ ジ ノ バ レ リ ン酸(GVA)はArg よ り α位 の ア ミ ノ 基 の と れ た構 造 を して お り, け い れ ん 誘 発 作 用 を持 ち21), GABAに よ るCI-の 細 胞 内 流 入 を抑 制 す る こ と22),脳波 に よ る研 究 な ど か らGABA拮 抗 薬 で あ る と考 え られ て い る23).一 方 あ らか じめ 線 条 体 内 に ドー パ ミン(DA) 遮 断 薬 を 投 与 して お く と,興 奮 性 ア ミ ノ酸 受 容 体 作 動 薬 投 与 に よ る 運 動 量 の 増 加 が 抑 制 さ れ る こ と24,25),レセ ル ピ ン 投 与 に よ り脳 内 モ ノア ミン を枯 渇 させ る と,電 気 刺 激 け い れ ん お よ び ペ ン チ レ ン テ トラ ゾ ー ル 誘 発 け い れ ん の 閾 値 が 低 下 す る こ と26),けいれん 発 症 モデ ルマ ウスで はGABA と モ ノア ミン とが 密 接 に 関 係 して い る こ とな ど27), け い れ ん の 発 現 と モ ノ ア ミ ン神 経 系 との 関 わ り が 示 唆 さ れ て い る. そ こ で 本 報 告 に お い て は,脳 内透 析 法 を用 い て,線 条 体 に お け るDA,セ ロ トニ ン(5-HT)の 放 出 に 対 す るGVAの 影 響 を検 討 した.ま たGVA の 影 響 に 対 す るGABAの 効 果,さ らに そ の 影 響 がGABAA受 容 体 を介 す る の かGABAB受 容 体 を 介 す る の か を調 べ る た め, GABAA受 容 体 作 動 薬 と し て ム シ モ ル を, GABAB受 容 体 作 動 薬 と して バ ク ロ フ エ ン8)を用 い て検 討 し た の で 報 告 す る. 材 料 と 方 法 1.実 験 動 物 実 験 に はSprague Dawley(SD)系 雄 性 ラ ッ ト(体 重250-350g,日 本 チ ャ ー ル ズ リバ ー 株 式 会 社,神 奈 川)を 使 用 し た.ラ ッ トは 室 温25℃, 湿 度55%, 12時 間 の 明 暗 サ イ クル(午 前7時 よ り 午 後7時 ま で の 明 期)の も と で 飼 育 し た.飼 料 は オ リエ ン タ ル 酵 母 社 製 固 形 飼 料MFを 使 用 し, 水 と共 に 自由 に 摂 取 させ た. 2.使 用 薬 物 GVAはWeissら の 方 法28)に 従 い 当 研 究 施 設 に て 合 成 され た もの を用 い, 1mMお よ び10mM と な る よ う に 生 理 食 塩 水 に 溶 解 し た. GABA(和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社,大 阪),ム シ モ ル(Sigma

Chemical Company, USA), (-)-バ ク ロ フ ェ

ン(日 本 チ バ ガ イ ギ ー 株 式 会 社,宝 塚)は,そ れ ぞ れ10mMと な る よ う に生 理 食 塩 水 に 溶 解 した. ま たGVA+GABA混 合 溶 液, GVA+ム シ モ ル 混 合 溶 液, GVA+バ ク ロ フ エ ン 混 合 溶 液 は,ど ち らの 薬 物 も10mMと な る よ う に 生 理 食 塩 水 に 溶 解 し て 使 用 し た. 3.ラ ッ ト線 条 体 灌 流 液 の 採 取 ラ ッ トに エ ー テ ル 麻 酔 下 で 気 管 内 挿 管 し,人 工 呼 吸 下 に サ ク シ ニ ル コ リン に て 非 動 化 した 後, 脳 定 位 固 定 装 置 に 固定 し た. Bregmaか ら 前 方 2mm,左 側 方3mmの 頭 蓋 骨 に 穴 を あ け, Phebus ら29)の方 法 に 従 い,自 作 し た透 析 プ ロー ブ を 線 条 体 内(脳 硬 膜 か ら 深 さ4mm)に 挿 入 し た.透 析 プ ロー ブ の 中 は 生 理 食 塩 水 で 灌 流(流 速2μl/min) し,各20分 間 の 灌 流 液 を集 め て 分 析 試 料 と し た. 透 析 開 始2時 間 後 にGVA, GABA,ム シ モ ル, バ ク ロ フ エ ン,あ るい はGVAと 他 の 薬 物 との 混 合 溶 液 を透 析 液 と し て 使 用, 4時 間 投 与 し続 け,そ の 間,試 料 を採 取 し た.対 照 群 に は 薬 物 を投 与 せ ず,そ の ま ま生 理 食 塩 水 を灌 流 し続 け た. 4.モ ノ ア ミン 及 び そ の 代 謝 産 物 量 の 測 定 試 料 は 採 取 後 直 ち に 電 気 化 学 検 出 器 付 き高 速 液 体 ク ロマ トグラ フ(HPLC-ECD)に 直 接 注 入 し, そ の 中 に 含 まれ る モ ノア ミン 及 び そ の 代 謝 産 物 量 の 測 定 を行 っ た. HPLC-ECDの 構 成 は,ポ ン プ(モ デ ルL-4000W,柳 本,京 都),分 析 カ ラ ム(LiChrospher RP-18, 250mm×4mm,関 東 化 学,東 京),ガ ー ドカ ラ ム(LiChrosorb RP-18, 4mm×4mm,関 東 化 学,東 京),お よ び 電 気 化 学 検 出 器(モ デ ルEC-100,エ イ コム,京 都)と し た. 移 動 相 に は0.1Mリ ン 酸 緩 衝 液(pH 3.5)に メ タ ノ ー ル を20% _{,オ ク タ ン ス ル フ ォ ン 酸 ナ ト リウ ム} を150mg/l, EDTAを10mg/l加 え た もの を 用 い,流 速0.8ml/minで _{展 開 し た .ま た 電 気 化 学} 検 出 器 に は カ ー ボ ン電 極 を用 い銀/塩 化 銀 参 照 電 極 との 間 の 電 位 差 は700mVと し た30). 5.脳 透 析 プ ロ ー ブ の ラ ッ ト脳 内 挿 入 位 置 の 確 認 実 験 終 了 後,ラ ッ トを 断 頭 し,脳 を取 り出 し ス ラ イ ス し て,透 析 プ ロ ー ブ が 線 条 体 内 に 挿 入 さ れ て い る こ と を確 認 した.

GVAお

よ びGABA受

容 体作 動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の影 響

987

6.In vitro条 件 下 で の 脳 透 析 プ ロー ブ の 回 収 率 の 測 定 DA,ジ ヒ ドロ キ シ フ エ ニ ル 酢 酸(DOPAC), ホ モバ ニ リ ン酸(HVA), 5-HT, 5-ヒ ド ロ キ シ イ ン ドー ル 酢 酸(5-HIAA)を そ れ ぞれ500ng/ml 含 む37℃ の 人 工 髄 液 中 に 脳 透 析 プ ロ ー ブ を 挿 入 し,生 理 食 塩 水 に て 流 速2μl/minで 灌 流 し た灌 流 液 中 の 添 加 薬 物 濃 度 をHPLC-ECDに よ り測 定 し て 回収 率 を 測 定 し た. 7.統 計 学 的 処 理 経 時 的 に 測 定 し た モ ノ ア ミ ン 及 び そ の 代 謝 産 物 量 の値 は 薬 物 投 与 開 始 直 前 の 値 を100と して そ の 変 化 をあ らわ し,同 時 間 に お け る 比 較 をU-test を 用 い て検 定 し, 5%以 下 の 危 険 率 を も っ て 有 意 と し た. 結 果 1.回 収 率

DA, DOPAC, HVA, 5-HTお よ び5-HIAA

の 回 収 率 は そ れ ぞ れ9.37±0.89, 8.62±0.72, 10.05±1.97, 9.15±0.41お よ び10.02±0.50%

(mean±SEM)で あ っ た.

2.各 種 薬 物 の 線 条 体 内DA, 5-HT及 び そ の

代 謝 産 物 へ の 影 響

各 薬 物 の 投 与 直 前 のDA, DOPAC, HVA,

5-HT, 5-HIAAの 透 析 液 中 の 濃 度 は,そ れ ぞ れ0.37±0.04ng/ml, 65.2±5.23ng/ml, 39.0± 3.13ng/ml, 0.25±0.04ng/ml, 23.1±2.06ng/ ml(mean±SEM)で あ っ た. 1) GVAの 影 響 灌 流 液 にGVAを 投 与(GVA 1mM生 理 食 塩 水 溶 液)す る と,透 析 液 中 のDA濃 度 は,投 与 直 後 か ら60分 後, 120分 後 か ら140分 後 に,対 照 群 に 比 べ 有 意 に 増 加 した 後,対 照 群 と の 間 に 差 の な い レベ ル ま で 低 下 し た. DOPAC, HVA 濃 度 に は 有 意 な 変 化 は 認 め られ な か っ た.ま た 高 濃 度 のGVA(10mM GVA生 理 食 塩 水 溶 液) を 投 与 す る と透 析 液 中 のDA濃 度 は,投 与 直 後 か ら約40倍 に ま で 増 加 し, 1時 間 ほ ど 継 続 し た 後,徐 々 に 減 少 し た.し か し投 与 開 始4時 間 後 で も対 照 群 お よ び1mM溶 液 投 与 群 と比 べ 有 意 な 増 加 が 認 め ら れ た. DOPACは,対 照 群 に 比 べ 投 与20分 後 か ら60分 後 ま で の サ ン プ ル 中 で 有 意 な 減 少 が 認 め ら れ た が,投 与 開 始60分 以 後 に は 有 意 差 は な くな っ た. HVAは,時 間 の 経 過 と共 に 減 少 し,投 与40分 以 後 で は 対 照 群 との 間 に 有 意 差 が 認 め られ た(Fig. 1). 灌 流 液 中 にGVA(1mMま た は10mM)を 投 与 す る こ と に よ り, 5-HTはGVAを 投 与 し た 直 後 か ら 増 加 し,実 験 を終 了 した4時 間 後 に お い て も な お 増 加 し た ま ま で あ っ た.そ の 増 加 はGVAの 濃 度 に 依 存 し て い た. 5-HIAAは, 灌 流 液 をGVA 10mM生 理 食 塩 水 溶 液 と して も,対 照 群 と の 間 に は 有 意 な 差 は 認 め ら れ な か っ た が, 1mM溶 液 投 与 群 で は,投 与 開 始3時 間 お よ び4時 間 後 に 対 照 群 と比 較 して 有 意 な 増 加 が 観 察 さ れ た(Fig. 2). 2) GABAの 影 響 灌 流 液 中 にGABAを 投 与(GABA 10mM生 理 食 塩 水 溶 液)す る と, DA及 び そ の 代 謝 産 物 で あ るDOPACお よ びHVAは 時 間 の 経 過 と共 に 減 少 す る傾 向 が み ら れ, DAは 投 与 開 始100分 後 か ら120分 後,及 び160分 後 以 後 に 集 め た サ ン プ ル 中 で 有 意 に 減 少 し て い た. DOPACは 投 与 開 始20分 以 降 に, HVAは3時 間 以 降 に 有 意 に 減 少 し た(Fig.3). 5-HTお よ び5-HIAAは, GABAを 灌 流 液 に 混 合 し て 投 与 して も,対 照 群 と の 間 に 有 意 な 変 化 は 認 め ら れ な か っ た(Fig. 4). 3) GVAとGABA同 時 投 与 の 影 響 GABAとGVAを ど ち ら も10mMに な る よ う灌 流 液 に 混 合 し ラ ッ ト線 条 体 内 に 投 与 す る と, DAは,投 与 直 後 よ り80分 後, 140分 後 か ら160 分 後 に,対 照 群 と比 べ 有 意 に 増 加 し た.し か し GVAの み を投 与 した と き と比 べ そ の 増 加 率 は 約 1/8と 小 さ く,か つ 投 与 開 始80分 以 後 で 対 照 群 と の 間 に 有 意 差 が 認 め られ た のは 投 与 開 始 後160分

の み で あ っ た. DOPACお よ びHVAは, GVA

とGABAを 共 に 投 与 す る と,投 与 開 始 直 後 よ り有 意 に 低 値 を 示 し,時 間 と共 に 減 少 し続 け た (Fig. 3). 5-HTは, GVA+GABA混 合 投 与 直 後 よ り 120分 後, 140分 後 か ら220分 後 の サ ン プ ル に お い て,有 意 に 増 加 し た が,そ の 増 加 率 はGVAの み を 投 与 した と き と比 べ 小 さ くな っ た . 5-HIAA は 投 与 開 始1時 間 後 か ら2時 間 後 ま で 有 意 に 減

988 岩 谷 和 夫

•œ control •› GVA (1mM)•£ GVA (10mM)

Fig. 1 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of DA, DOPAC, and HVA after administra tion of GVA into the dialysate. Data are expressed as percent changes from the value of the sample taken just prior to the treatment. Statistical significance was tested by the use of U-test

(p<0.05, a: against control, b: against GVA (1mM) administration groups). n=6-12.

少 した(Fig. 4). 4)ム シ モ ル の 影 響 灌 流 液 に ム シ モ ル を 投 与(ム シ モ ル10mM生 理 食 塩 水 溶 液)す る と, DAは 実 験 終 了 時 ま で 対 照 群 と の 間 に 有 意 な 変 化 は 認 め ら れ な か っ た. DOPACは 投 与 直 後 よ り120分 後 まで に 集 め たサ ン プ ル 中 に 有 意 に 増 加 して い た . HVAも ま た, 投 与 直 後 の サ ン プ ル,投 与60分 後 か ら120分 後 に 集 め た サ ン プ ル,お よ び 投 与180分 以 後 に 集 め た サ ン プ ル 中 で 有 意 に 増 加 し て い た(Fig. 5). 5-HTは ム シモ ル 投 与80分 後 か ら120分 後 に 集 め た サ ン プ ル 中 に お い て 有 意 な 増 加 を示 し た. 5-HIAAは 投 与 直 後 よ り有 意 に 増 加 し,そ の 後 も増 加 し 続 け た が,投 与20分 後 か ら80分 後 に 集

GVAお

よびGABA受

容 体 作 動薬 の モ ノア ミン放 出へ の影響

989

•œ control •› GVA (1mM)•£ GVA (10mM)

Fig. 2 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of 5-HT and 5-HIAA after administration of GVA into the dialysate. Each symbol is the same as figure 1.

め た サ ン プ ル は 対 照 群 も 高 い値 を示 し た た め, 有 意 な 差 は 認 め ら れ な か っ た(Fig. 6). 5) GVAと ム シ モ ル 同 時 投 与 の 影 響 ム シ モ ル とGVAを ど ち ら も10mMに な る よ う灌 流 液 に 混 合 しラ ッ ト線 条 体 内 に 投 与 す る と, DAは 投 与 直 後 よ り180分 後 ま で の サ ン プ ル お よ び200分 か ら220分 ま で の サ ン プ ル に お い て 対 照 群 と 比 べ,有 意 に 増 加 し て い た.し か しGVAの み を投 与 し た と き と比 べ そ の 増 加 率 は約1/2で あ っ た. DOPACは,投 与 直 後 の サ ル プ ル 中 に 増 加 し て い た 他 は 対 照 群 との 間 に 有 意 な 変 化 は 認 め られ な か っ た. HVAは 時 間 の 経 過 と共 に 増 加 傾 向 を示 し,投 与100分 以 後 に 集 め た サ ン プ ル で は対 照 群 に 比 べ 有 意 に 増 加 して い た(Fig. 5). GVA+ム シ モ ル 混 合 投 与 直 後 よ り40分 後 のサ ン プ ル で は, 5-HTは 対 照 群 の 約3倍 に ま で 増 加 し た が,分 散 が 大 き く有 意 差 は 認 め られ な か っ た.投 与40分 後 か ら160分 後 の サ ン プ ル で は, 増 加 率 の 平 均 は 低 下 し た が,分 散 は 小 さ くな り 対 照 群 と 比 べ 有 意 な 増 加 を 示 した. 5-HIAAは, 実 験 終 了 間 際 の220分 後 か ら240分 後 に 集 め た サ ンプ ルにお い ての み有 意 な 増 加 を示 した(Fig. 6). 6)バ ク ロ フ ェ ン の 影 響 灌 流 液 に バ クロ フ ェン を投 与(バ ク ロフ ェン10mM 生 理 食塩 水 溶 液)し て も, DAは 実 験 終 了 時 ま で 対 照 群 と の 間 に は 有 意 な 変 化 が 認 め ら れ な か っ た. DOPACは,投 与20分 後 か ら40分 後 ま で に 集 め た サ ンプ ル 中 で の み 有 意 に 低 下 し た. HVA は 時 間 の 経 過 と共 に 増 加 して ゆ き,バ ク ロ フ ェ ン 投 与40分 後 か ら60分 後 に 集 め た サ ン プ ル,お よ び80分 以 後 に 集 め た サ ン プ ル 中 に お い て は 対 照 群 と比 べ 有 意 な 高 値 を示 し た(Fig. 7). 5-HT

990 岩 谷 和 夫

•œ control •£ GVA (10mM)•¢ GABA (10mM) • GVA+GABA (10mM)

Fig. 3 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of DA, DOPAC, and HVA after administra tion of GVA and GABA into the dialysate. Data are expressed as percent changes from the value of the sample taken just prior to the treatment. Statistical significance was tested by the use of U-test (p<0.05, a: against control, b: against GVA, c: against GABA administration groups). n=

6-12. は バ ク ロ フ ェ ン 投 与 で は 有 意 な変 化 は 示 さ ず, 5-HIAAは 投 与220分 後 か ら240分 後 の サ ン プ ル 中 に の み 対 照 群 と 比 べ 有 意 な 増 加 を示 し た(Fig. 8). 7) GVAと バ ク ロ フ ェ ン 同 時 投 与 の 影 響 バ ク ロ フ ェ ン とGVAを ど ち ら も10mMに な る

よ うに灌 流 液 に混 合 しラ ッ ト線条 体 内 に投 与す

る と, DAは,投

与直 後 よ り120分 後 までの サ ン

プ ル 中 で対 照群 と比べ 有 意 に増加 した.し か し

GVAの

み を投 与 した とき と比べ その増加 率 は最

高値 で あ る投 与 直後 のサ ンプ ルで も約1/8に しか

な らず, GVAに

よ るDA放

出 の 増加 をバ クロ

GVAお

よびGABA受

容体 作 動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の影 響

991

•œ control •£ GVA (10mM)•¢ GABA (10mM) • GVA+GABA (10mM)

Fig. 4 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of 5-HT and 5-HIAA after administration of GVA and GABA into the dialysate. Each symbol is the same as figure 3.

フ ェ ン は 強 く抑 制 し た. DOPACは 投 与 後,時 間 の 経 過 と共 に 増 加 し,投 与20分 後,お よ び 投 与80分 以 後 の サ ン プ ル 中 で 対 照 群 と比 べ 有 意 な 増 加 を示 し た. HVAは バ ク ロ フ ェ ン の み を 投 与 し た の とほ ぼ 同 様 の 変 化 を示 し,時 間 の 経 過 と共 に 増 加 しち 投 与 以 後 の 全 て の サ ン プ ル 中 で 対 照 群 に 比 べ 有 意 な 高 値 を示 した(Fig. 7). 5-HTは, GVA+バ ク ロ フ エ ン 混 合 投 与 直 後 の サ ン プ ル 中 で は 対 照 群 と の 間 に 有 意 な変 化 は み られ な い が, 20分 以 後 は 大 き く増 加 し, 40分 以 後 の サ ン プ ル に お い て はGVAの み を投 与 し た の と ほ ぼ 同 様 の 変 化 を示 し た. 5-HIAAは, 投 与 直 後 お よ び 実 験 終 了 間 際 の220分 後 か ら240 分 後 に 集 め た サ ン プ ル に お い て の み 有 意 な 増 加 を 示 し た(Fig. 8). 考 察 森 ら は γ-グ ア ニ ジ ノ 酪 酸(GBA)は ペ ン チ レ ン テ トラ ゾ ー ル 静 脈 内 投 与 に よ り誘 発 さ れ た け い れ ん 中 の ウサ ギ の 脳 組 織 中 に 増 加 し11),さ ら に 合 成 し たGBAを ウ サ ギ の 大 槽 内 に 投 与 す る と け い れ んが 誘 発 さ れ る と報 告 して い る12).またArg の構 造 類 似 体 で あ る α-N-ア セ チル ア ル ギニ ン31), α-ケ ト-δ-グ ア ニ ジ ノバ レ リン 酸32),ホ モ ア ル ギ ニ ン33)にもけ いれ ん誘 発 作 用 の あ る こ とが 報 告 さ れ て い る. GVAは, Argか ら α位 の ア ミ ノ基 の とれ た 化 合 物 で あ る と共 に, GBAよ りも炭 素 直 鎖 の1つ 長 い 化 合 物 で も あ る た め, Argの み な ら ずGABAの 構 造 類 似 体 と も考 え られ る. 横 井 ら は57μMのGVA溶 液5μlを ラ ッ ト大 脳 皮 質 感 覚 運 動 領 野 上 に 投 与 す る と脳 波 に ス バ イ ク放 電 が 誘 発 さ れ る こ と,こ の ス パ イ ク は GABAを 投 与 す る こ とに よ り抑 制 され るが, Arg 投 与 で は 影 響 され な い こ と よ り, GVAは 内 在 性 の 選 択 的GABA受 容 体 拮 抗 薬 で あ る と報 告 し て い る23).今 回 灌 流 液 中 にGVAを10mMと な る よ う加 え るこ とに よ り左 側 線 条 体 内 にGVAを 投 与 し た.使 用 し た 透 析 プ ロ ー ブ の 回 収 率 が10

992

岩

谷

和

夫

•œ control •£ GVA (10mM)•¢

muscimol (10mM) • GVA+muscimol (10mM)

Fig. 5 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of DA, DOPAC, and HVA after administra tion of GVA and muscimol into the dialysate. Data are expressed as percent changes from the value of the sample taken just prior to the treatment. Statistical significance was tested by the use of U-test (p<0.05, a: against control, b: against GVA, c: against muscimol administration groups). n=6-12.

%前 後 で あ る こ とか らプ ロー ブ に接 した部分 で

は約1mMの

濃度 のGVAに

さ らされ た もの と

推 定 され, GABA受

容 体 を遮 断す るに は十 分 な

GVAが

供 給 され て い る と考 え られ る.

さて,線 条体 へ のDA線

維 は主 に黒質 か ら投

射 され て い るが,線 条 体 一 黒 質GABA路 も存

在 す る34)(Fig. 9). van den Polら は35)GABA

線 維 が 黒 質 緻 密 部 に 位 置 す るDAニ ュ ー ロ ンの

樹 条 突 起 と シ ナ プ ス 結 合 す る こ と を 明 らか に し

GVAお

よびGABA受

容体 作動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の 影響

993

•œ control •£ GVA (10mM)•¢

muscimol (10mM) • GVA+muscimol (10mM)

Fig. 6 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of 5-HT and 5-HIAA after administration of GVA and muscimol into the dialysate. Each symbol is the same as figure 5.

ロ ン と黒 質-線 条 体DAニ ュ ー ロ ン が シ ナ プ ス 結 合 を介 し 直 接 ル ー プ を形 成 し て い る可 能 性 が 示 唆 さ れ る.ま たGABAは 黒 質-線 条 体DAニ ュ ー ロ ン を 抑 制 す る との 報 告 もあ る36). 5-HT線 維 は 背 側 縫 線 核 か らの も の が 最 大 と考 え ら れ て い る が,背 側 縫 線 核 に お け る グ ル タ ミン 酸 脱 炭 酸 酵 素 は5-HT細 胞 内 に5-HTと 共 存 す る も の の,線 条 体 か ら 直 接 背 側 縫 線 核 に の び て い る GABA線 維 は確 認 さ れ て い な い34)(Fig. 9). さ ら にGABAは 投 射 型 お よ び 内 在 型 の 両 タ イ プ の 線 条 体 ニ ュ ー ロ ン に 含 ま れ,多 様 な 働 き を して い る と考 え ら れ て い る37). GABA受 容 体 は そ の 薬 学 的 性 質 か らGABAA 受 容 体 とGABAB受 容 体 に 分 類 さ れ て い る8). GABAB受 容 体 は シ ナ プ ス 前 終 末 部 と シナ プ ス 後 細 胞 に 存 在 す る.シ ナ プ ス 前 受 容 体 の 場 合, GABAが 神 経 終 末 部 のCl-の 細 胞 内 へ の 流 入 量 を増 加 させ,そ の 結 果 神 経 終 末 か ら の 興 奮 性 神 経 伝 達 物 質 の 放 出 を 抑 制 す る とい う シ ナ プ ス 前 抑 制 に 関 与 し て い る と考 え ら れ て い る.ま た シ ナ プ ス 前 終 末 部 にGABA作 動 性 の オ ー ト レ セ プ タ ー が 存 在 す る こ と も知 ら れ て い る.シ ナ プ ス後 膜 に お け るGABAA受 容 体 は 膜 のCl-コ ン ダ ク タ ン ス を 増 大 させ る こ と に よ り過 分 極 を 引 き起 こ す もの で あ っ て,シ ナ プ ス 後 抑 制 の 機 序 に 重 要 な役 目 を 果 た し て い る.一 方GABAB受 容 体 も,シ ナ プ ス 前 終 末 部 と シ ナ プ ス 後 細 胞 に 存 在 す る と考 え ら れ て い る.前 者 の 例 と し て は, 中 枢 神 経 系38)お よび 末 梢 神 経 系39)に お い て,ノ ル エ ピ ネ フ リン, DAな ど の 神 経 伝 達 物 質 の 放 出 をGABAお よ び バ ク ロ フ ェ ン が 抑 制 し,そ の 抑 制 作 用 は ビ ク ク リン に よ っ て 抑 制 さ れ な か っ た とい う報 告 が あ る.ま た 後 者 の 例 と して,海 馬 の 錐 体 細 胞 は バ ク ロ フ ェ ン に よ っ て 直 接 過 分

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•œ control •£ GVA (10mM)•¢

baclofen (10mM) • GVA+baclofen (10mM)

Fig. 7 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of DA, DOPAC, and HVA after administra tion of GVA and baclofen into the dialysate. Data are expressed as percent changes, from the value of the sample taken just prior to the treatment. Statistical significance was tested by the use of U-test (p<0.05, a: against control, b: against GVA, c: against baclofen administration groups). n=6-12. 極 電 位 が 誘 発 さ れ る と い う報 告 が あ り40),これ に はK+コ ン ダ クタ ン ス の 上 昇 が 関 与 し て い る と推 察 さ れ て い る39).す な わ ち シ ナ プ ス 前 受 容 体 に は GABAA, GABABど ち ら の タ イ プ も存 在 し,神 経 伝 達 物 質 の 放 出 を抑 制 す る と 考 え ら れ て い る41). GVAを 灌 流 液 に 加 え る こ とに よ り,透 析 液 中 のDAお よ び5-HT濃 度 は 加 え たGVAの 濃 度 に 依 存 し て 増 加 し た.そ の 際DAの 増 加 は 一 時 的 だ っ た の に 対 し て, 5-HTは 投 与 期 間 中 増

GVAお

よびGABA受

容体 作 動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の影 響

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● control ▲ GVA (10mM)

△ baclofen (10mM) □ GVA+baclofen (10mM)

Fig. 8 Time-dependent changes (mean•}SEM) in the levels of 5-HT and 5-HIAA after administration of GVA and baclofen into the dialysate. Each symbol is the same as figure 7.

加 し た ま ま で あ っ た.こ の 結 果 は, GVAの 投 与 量 に 依 存 し てDAお よ び5-HTの 放 出 は 増 加 す る こ と,ま たDAの 放 出 は,投 与 直 後 に は 増 加 は 著 し い が, GVAを 投 与 し続 け る と減 少 す る こ と, 5-HTの 放 出 は 増 加 し た ま ま で あ る こ と を示 唆 す る.す な わ ち, GABAに よ る シ ナ プ ス 前 抑 制 がGVAを 投 与 す る こ とに よ り遮 断 され, DAお よ び5-HTの 放 出 が 高 ま る が,放 出 され たDAは 黒 質 に 投 射 さ れ て い るGABA神 経 系 を刺 激 し,黒 質 のDA神 経 系 を 抑 制 す る た め, GVAが シ ナ プ ス 前 抑 制 を遮 断 し続 け て い る に も 関 わ ら ず 線 条 体 内 に お け るDAの 放 出 が 減 少 し て い く こ と, 5-HT神 経 系 は 直 接 的 な フ ィ ー ド バ ッ ク機 構 が な い た め 増 加 し た ま ま で あ る と考 え られ る. DAの 代 謝 産 物 で あ るDOPACお よ びHVAは1mMのGVA灌 流 液 で は 変 化 は み られ な か っ た が, 10mMで はDOPACは 一 時 的 に, HVAは 時 間 の 経 過 と共 に 大 き く減 少 し た. 5-HIAAは1mMのGVA投 与 に よ り投 与3時 間 以 後 で 増 加 し て い る が, 10mMの 投 与 で は 有 意 な 変 化 は み ら れ な か っ た.一 般 に は DOPACやHVAあ る い は5-HIAAの 増 加 は そ れ ぞ れ 対 応 す るDAや5-HTの 放 出 の 増 加 を 反 映 す る と考 え られ て い る42,43). Zetterstrom ら はDOPACは 新 し く合 成 さ れ て 細 胞 内 に 貯 蔵 さ れ て い るDAか ら代 謝 さ れ た も の で あ る た め に,細 胞 外DOPAC量 の 変 化 はDAの 放 出 量 で は な く合 成 量 を反 映 して い る と報 告 して い る44). 今 回 の 実 験 に お い て はDAの 放 出 が 増 加 した に も 関 わ ら ず そ の 代 謝 産 物 が 減 少 し た.西 嶋 らは GVAはin vitroに お い て モ ノ ア ミン 酸 化 酵 素 (MAO)を 抑 制 す る と報 告 して い る45).今 回 の 実 験 に お け る こ れ らDAお よ び5-HTの 増 加 お よ び 代 謝 産 物 の 減 少 は,こ のMAO抑 制 効 果

996 岩 谷 和 夫

Fig. 9 DA, 5-HT and GABA interconnections of the basal ganglia presynaptic incibi tion by GABA neuron. DR: dosal raphe, CP: caudate-putamen, SN: substantia nigra,_??_ : GABA-receptor. に よ る もの な の か も しれ な い.し か しな が らMAO 活 性 に 対 す るGVAのKiは9.5mMと 報 告 さ れ て お り,抑 制 効 果 は 弱 い こ と,ム シ モ ル や バ ク ロ フ ェ ン をGVAと 同 時 に 投 与 す る と,こ れ ら代 謝 産 物 は 増 加 す る こ と な どか ら別 の 原 因 で あ る 可 能 性 が 高 い. DAや5-HTの 増 加 率 が 非 常 に 大 き い の に 対 して, DOPACやHVA, 5-HIAAの 変 化 率 は 比 較 的 小 さ い が,こ れ は 薬 物 投 与 前 に 検 出 さ れ たDAお よ び5-HTの 濃 度 が そ れ ぞ れ0.73± 0.04ng/mlお よ び0.25±0.04ng/mlと 少 量 な の

に 対 してDOPAC, HVA, 5-HIAAは そ れ ぞ

れ65.2±5.23, 39.0±3.13, 23.1±2.06ng/mlと 多 量 の た め で あ る.本 研 究 に 使 用 し た 脳 内 透 析 用 プ ロ ー ブ のin vitroに よ る 回 収 率 は,測 定 し た 全 て の 薬 物 で ほ ぼ 同 率 で あ っ た.し か し透 析 液 に 回収 さ れ る生 理 活 性 ア ミン が き わ め て 少 量 な の に 対 して そ の 代 謝 産 物 は 比 較 的 多 か っ た. こ れ は,神 経 細 胞 外 に 放 出 さ れ たDAや5-HT は 速 や か に再 吸 収 さ れ た り, MAOや カ テ コー ル-O-メ チ ル 転 移 酵 素 な どに よ り分 解 され る ため, 細 胞 外 濃 度 が き わ め て 微 量 に な る の に 対 し て, そ の 代 謝 産 物 は 代 謝 さ れ た 後 細 胞 外 へ 放 出 さ れ る た め,細 胞 外 濃 度 が 比 較 的 高 い た め と考 え ら れ る. GABAを 灌 流 液 に 加 え る こ と に よ り, DAは 時 間 と共 に 減 少 し た が, DAの 減 少 が 対 照 群 と 比 べ 有 意 と な っ た の は2時 間 以 後 で あ っ た.ま た5-HTは 有 意 な 変 化 を示 さ な か っ た.こ の こ と は, DAの 放 出 を 減 少 さ せ る た め に は,シ ナ プ ス 前 抑 制 を か な り長 期 間 増 強 し な くて は な ら な い こ と, 5-HTの 放 出 はGABAの 灌 流 液 へ の 投 与 に よ っ て は 影 響 を受 け な い こ と を示 唆 す る.す な わ ちGVA投 与 に.よ るDAお よ び5-HTの 放 出 増 加 が 著 し か っ た こ と と考 え あ わ せ る と,線 条 体 に お け るDAお よ び5-HTの 放 出 は 常 に 強 く シナ プ ス 前 抑 制 に よ り調 節 を受 け て い る こ とが 示 唆 さ れ る. DOPACやHVAも ま た 時 間 の 経 過 と共 に 減 少 した が, DOPACは 投 与40分 以 後 の サ ン プ ル で 有 意 に 減 少 して い る の に 対 し て, HVAはDAの 減 少 の 後 に 有 意 に 減 少 し て い る. Zetterstromら の 報 告44)と考 え あ わ せ る と, GABA投 与 に よ り まずDAの 合 成 が 抑 制 さ れ た の に 続 い てDAの 放 出 が 抑 制 され, HVAが 減 少 し た と も考 え ら れ る. 灌 流 液 にGVAとGABAを 各 々10mMと な る よ う に 加 え る と, DAと5-HTは 共 に 増 加 し た が,そ の 増 加 量 はGVAの み を 投 与 した と き に 比 べ て, DAは1/10以 下, 5-HTは1/3程 度 で あ っ た.こ れ はGVAがGABAに 対 して 拮 抗 的 に 働 い て い る こ と を示 唆 す る. DOPACお よ びHVAは 投 与 直 後 よ り有 意 に 減 少 し時 間 の 経 過 と と もに そ の 減 少 率 は 増 加 し て い る. 5-HIAA も ま た 一 時 的 に 有 意 な 減 少 が 観 察 さ れ た.こ の 原 因 と し てDAお よ び5-HTの 合 成 お よ び 蓄 積 量 の 低 下,代 謝 抑 制,フ ラ ッ シ ュ ア ウ トの 促 進 が 考 え られ る が,い ず れ が 主 た る 原 因 な の か, ま た なぜ 起 っ た の か は 不 明 で あ る. 以 上 の 結 果, GVAに よ るDAお よ び5-HT の 放 出 増 加 はGABAに よ り抑 制 さ れ る こ とが 判 明 し た.次 にGABAA受 容 体 作 動 薬 と して ム シ モ ル を, GABAB受 容 体 作 動 薬 と して バ ク ロ フ ェ ン を使 用 して, GVAは ど ち ら の受 容 体 を抑 制 す る こ と に よ りDAお よ び5-HTの 放 出 を 促 進 す る の か を検 討 し た. そ の 結 果 ム シ モ ル 投 与 で はDAに は 有 意 な 変 化 は み ら れ な か っ た が,そ の 代 謝 産 物 で あ る DOPACお よ びHVAは 投 与 直 後 よ り一 時 的 に

GVAお

よびGABA受

容 体 作動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の 影響

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有 意 な 増 加 が み ら れ た. 5-HTは 投 与80分 以 後 で 有 意 な 変 化 が 一 時 的 に み ら れ, 5-HIAAは 投 与 直 後 よ り有 意 な 増 加 が み られ た.ム シ モ ル は GABAA受 容 体 を持 つ 神 経 系 を増 強 す る と考 え ら れ る に も 関 わ ら ず,か な り時 間 の 経 っ た 後 で は あ る が, 5-HTの 放 出 増 加 を引 き起 こ す こ と, DAお よ び5-HT代 謝 の 増 加 を 引 き起 こ す こ と な ど, DAお よ び5-HT神 経 系 の 活 動 を促 進 し て い る可 能 性 が 示 唆 さ れ る.ム シ モ ル を ラ ッ ト 脳 内 に 投 与 す る と け い れ ん 発 作 波 が 出 現 す る こ とが 報 告 さ れ て お り23,46,47),ムシ モ ル はGABAA 受 容 体 作 動 薬 以 外 の 何 らか の 働 き を持 ち,異 常 興 奮 を 引 き起 こ し て い る可 能 性 が 考 え られ る. さ て, GVAと ム シ モ ル を混 合 投 与 す る とDAの 増 加 率 はGVAの み を 投 与 し た と き に比 べ 約1/2 に, 5-HTの 増 加 率 は 約1/3に 減 少 し た.特 に5-HTはGVAと ム シ モ ル 混 合 投 与 直 後 か ら40分 後 まで に 集 め た サ ン プ ル で は,増 加 率 の 平 均 は 300%近 くあ っ た もの の 分 散 が 大 き く,対 照 群 と の 間 に 有 意 差 は な く,投 与40分 後 か ら160分 後 に 集 め た サ ン プ ル は 有 意 差 が で た も の の50%程 度 の 増 加 率 で し か な く,ム シ モ ル の み を投 与 した 時 とほ ぼ 同 様 の値 を示 し た.す な わ ち ム シ モ ル は, GVAの 誘 発 す るDAの 放 出 増 加 に 対 して よ り も, 5-HTの 放 出 増 加 に 対 し て よ り強 く抑 制 効 果 を 持 つ と考 え ら れ る. バ ク ロ フ ェ ン 投 与 に よ り, DAお よ び5-HT に 有 意 な 変 化 は み られ な か っ た が, DAの 代 謝 産 物 で あ るDOPACは 一 時 的 に低 下 し, HVA は 時 間 の 経 過 と と もに 大 き く増 加 し た. 5-HIAA は 実 験 終 了 直 前 の240分 後 の サ ンプ ル に お い て の み 有 意 に 増 加 した. Zetterstromら の 報 告40)に従 え ば,バ ク ロ フ ェ ン の 投 与 に よ りDAの 合 成 が 一 時 的 に 低 下 し_{,放 出,代 謝 が 時 間 の 経 過 と と} もに 増 加 し た こ と に な る が, DAそ の もの は 有 意 な変 化 は し て お らず,バ ク ロ フ ェ ン がDA神 経 系 の 機 能 に ど の よ う な影 響 を 与 え て い る か は 不 明 で あ る.し か しGVAと バ ク ロ フ ェ ン を 混 合 し て 投 与 す る とDAの 増 加 率 はGVAの み を 投 与 し た と き に 比 べ 約1/8に 減 少 した. 5-HTの GVAに よ る 増 加 は,混 合 投 与 直 後 に は 完 全 に抑 制 され た が,そ の 後 す ぐに 増 加 し, 20分 以 後 の サ ンプ ル に お い て はGVAの み を投 与 し た 時 と 比 べ 変 化 が 認 め ら れ な か っ た.す な わ ち バ ク ロ フ ェ ン はGVAに よ るDAの 放 出 増 加 を抑 制 す る こ と, 5-HTの 放 出 増 加 も抑 制 す る が 一 過 性 で あ る こ とが 示 唆 さ れ た. DAの 代 謝 産 物 で あ るDOPACお よ びHVAは 時 間 の 経 過 と と も に 増 加 した が1こ れ はDAの 合 成,分 解 の 増 加 に よ る も の か,フ ラ ッ シ ュ ア ウ ト機 構 の 障 害 に よ る もの か 不 明 で あ る. ム シ モ ル の[3H]GABA結 合 を抑 制 す るIC50 は0.015μMで あ り, GABAは0.14μMで あ る と報 告 され て い る41).ま たGABAの[3H]バ ク ロ フ ェ ン 結 合 を抑 制 す るIC50は0.04μM, (-) -バ ク ロ フ ェ ン は0 .04μMと 報 告 さ れ て い る41). す な わ ちGABAA受 容 体 に 対 す る ム シ モ ル の 親 和 性 はGABAよ り も強 く, GABAB受 容 体 に 対 す る バ ク ロ フ ェ ン の 親 和 性 はGABAと 同 程 度 で あ る と考 え られ る.に も か か わ ら ず 本 研 究 で は バ ク ロ フ ェ ン の 方 がGVAに よ るDAの 放 出 を よ り強 く抑 制 して い る. 5-HTに 対 し て は, バ ク ロ フ ェ ン は 投 与 直 後 で はGVAに よ る 放 出 増 加 を 完 全 に 抑 制 し て い るに もか か わ らず,す ぐに そ の抑 制 効 果 は 消 失 してい る.これ はGABAB 受 容 体 に 対 す る 親 和 性 も解 離 性 もバ ク ロ フ ェ ン の 方 がGVAよ り も高 い ため,投 与 直 後 ではGVA よ り もGABAB受 容 体 に 速 く結 合 した バ ク ロ フ ェ ン が,時 間 の 経 過 と と もにGVAに 置 き換 わ る た め な の か も し れ な い.し か しGVAに よ る DAの 放 出 に 対 す る バ ク ロ フ ェ ン の 抑 制 作 用 は 時 間 の 経 過 と共 に 強 くな っ て い る こ とか ら, 20 分 以 後 で もGABAB受 容 体 に 対 し て,バ ク ロ フ ェ ン とGVAは 拮 抗 して い る と考 え ら れ,こ の バ ク ロ フ ェ ン に よ るGVA誘 発5-HT放 出 に 対 す る一 時 的 な 抑 制 作 用 は 上 記 と は 異 な る 理 由 に よ る と考 え ら れ るが,そ の 機 構 は不 明 で あ る. 一 方 ム シ モ ル はGVAに よ る5-HTの 放 出 増 加 をGABAと 同 程 度 抑 制 して い る.ム シ モ ル のGABA8受 容 体 に 対 す る親 和 性 は 極 め て 弱 く, こ の ム シ モ ル のGVA誘 導 性5-HT放 出 増 加 に 対 す る 抑 制 作 用 はGABAB受 容 体 を 介 す る と は考 え に く く, GVAはGABAA受 容 体 を遮 断 す る こ とに よ り5-HTの 放 出 増 加 を 引 き起 こ し て い る と考 え られ る. 以 上 の 結 果 は, DAの 放 出 はGABAA受 容 体

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谷

和

夫

を 抑 制 し た ま まGABAB受 容 体 の 抑 制 を あ る程

度 妨 げ る と強 く抑 制 さ れ る が, GABAB受 容 体

を抑 制 し た ま まGABAA受 容 体 の 抑 制 を妨 げ て

も あ ま り強 く抑 制 しな い こ と,す な わ ち線 条 体

に お い て はDAの 放 出 はGABAA, GABAB両

方 の 受 容 体 を 介 して 調 節 さ れ て い る が, GABAB 受 容 体 に よ り,よ り強 く調 節 さ れ て い る こ と を 示 唆 す る. 5-HTの 放 出 に 対 して は, GABAB受 容 体 を 介 し て 強 く調 節 さ れ て い る 可 能 性 も考 え ら れ る が,主 にGABAA受 容 体 を 介 して 調 節 さ れ て い る と考 え られ る(Fig. 9). GVAに よ るDAお よ び5-HTの 放 出 増 加 は,ム シ モ ル お よ び バ ク ロ フ ェ ン の ど ち ら の 薬 物 に よ っ て も 抑 制 さ れ る こ とか らGVAは GABAA, GABABど ち らの 受 容 体 も抑 制 す る と 考 え ら れ る が, GVAの そ れ ぞ れ のGABA受 容 体 に 対 す る 親 和 性 は 解 明 さ れ て お らず 今 後 の 研 究 が 望 まれ る. 結 論 GVAを 灌 流 液 に 混 合 す る こ とに よ りラ ッ ト線 条 体 に 投 与 し, DAお よ び5-HTの 放 出 の 経 時 変 化 を 脳 透 析 法 を 用 い て 測 定 し た.さ ら に GABA,ム シ モ ル お よ び バ ク ロ フ ェ ン をGVA と同 時 に 投 与 し, GVAに よ るDAお よ び5-HT 放 出 量 の 変 化 に対 す るGABA受 容 体 作 動 薬 の 影 響 を 観 察 し た結 果,次 の こ と を 明 らか に し た. 1.透 析 液 中 のDA及 び5-HTの 濃 度 は,透 析 液 に 加 え たGVA濃 度 に 依 存 し て 増 加 し た. そ の 際DAは 一 過 性 で あ っ た の に 対 して, 5-HT の 増 加 は 投 与 期 間 中 持 続 し た. 2.透 析 液 にGABAを10mMと な る よ うに 加 え る と, DAは 時 間 の 経 過 に 従 っ て 減 少 し た. 5-HTに は 変 化 が み られ な か っ た. 3.透 析 液 にGVAとGABAを そ れ ぞ れ10mM と な る よ う に 加 え る と, DAと5-HTは 共 に 増 加 し た が,そ の 増 加 量 はGVAの み を 加 え た 時 に 比 べ て, DAは1/10以 下, 5-HTは1/3程 度 と な っ た. 4.透 析 液 に ム シ モ ル を10mMと な る よ うに 加 え る と, DAに は 有 意 な 変 化 が み られ な か っ た が, 5-HTに は 投 与80分 以 後 に 一 時 的 な 増 加 が み ら れ た. 5.透 析 液 に バ ク ロ フ ェ ン を10mMと な る よ う に 加 え て も, DAと5-HTの い ず れ に も有 意 な 変 化 は み ら れ な か っ た. 6.透 析 液 にGVAと ム シ モ ル を それ ぞれ10mM と な る よ う に 加 え る と, GVAに よ るDAと5-HTの 増 加 率 は 減 少 し た.特 に5-HTの 増 加 率 はGABA投 与 時 と同 程 度 ま で 低 下 した. 7.透 析 液 にGVAと バ ク ロ フ ェ ン を そ れ ぞ れ 10mMと な る よ う に 加 え る と, GVAに よ るDA の 増 加 率 は 減 少 し た. 5-HTの 増 加 率 に 対 して は 投 与 直 後 は そ の 増 加 を 抑 制 し た も の の,以 後 影 響 は み ら れ な か っ た. 8.以 上 の 結 果 は, GVAを ラ ッ ト線 条 体 に 投 与 す る と,線 条 体 か ら のDAお よ び5-HTの 放 出 が 場 加 す る こ と, GABAは そ の 放 出 を 抑 制 す る こ と を示 唆 す る.さ ら にGVAはGABAA, GABABの ど ち らの 受 容 体 に 対 し て も拮 抗 的 に 働 い て い る こ と,お よ び 線 条 体 に お い て は ドー パ ミ ン神 経 系 はGABAB受 容 体 の 影 響 を 強 くう け て い る こ と を示 唆 す る. 稿 を終 わ るに あ た り,御 懇 篤 な 御指 導 と御 校 閲 を 賜 り ま した森 昭 胤教 授,ま た 直 接御 指 導御 協 力 い た だ きま した横 井 功助 手,加 太 英 明 文 部 技 官 に深 く感 謝 の 意 を捧 げ ます.さ ら に,実 験 遂 行 に あ た り ま して は終 始 快 く御 協 力 くだ さい ま した研 究 室 の皆 さ まに 心 か らお 礼 申 し上 げ ます.

文

献

1) Oja SS, Kontro P and Lahdesmaki

P: Amino acid as inhibitory neurotransmitters.

Gustav Fischer

Verlag, Stuttgart.

New York (1977).

2) Ribak CE, Harris AB, Vaughn JE and Roberts E: Inhibitory, GAGAergic terminals decrease at sites

of forcal epilepsy. Science (1979) 205, 211-214.

GVAお

よびGABA受

容 体 作動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の影響

999

citability. J Neurochem (1982) 38, 293-295.

4) Wood JH, Hare TA, Glaeser BS, Ballenger CJ and Post RM: Low cerebrospinal fluid ƒÁ - aminobutyric acid content in seizure patients. Neurology (1979) 29, 1203-1208.

5) Van Gelder NM, Sherwin AL and Rasmusses T: Amino acid content of epileptic human brain: Focal versus surrounding regions. Brain Res (1972) 40, 385-393.

6) 森 昭 胤:神 経伝 達 物質 の 異常 とけ いれ ん発 現 機 構.神 経 進 歩(1985) 29, 1003-1013.

7) McGeer PL, Eccles JC and McGeer EG: Molecular neurobiology

of the mammalian

brain. Plenum

Press, New York (1978) pp 119-231.

8) Bowery NG, Price GW, Hudson AL, Hill DR, Wilkin GP and Turnbull

MJ: GABA receptor

multiplicity.

Neuropharmacology

(1984) 23, 219-231.

9) Robin Y and Marescau B: Natural guanidino compounds;

in Guanidines, Mori A, Cohen BD and

Lowenthal A eds, Plenum Publishing Co., New York (1985) pp 383-438.

10) Yokoi I, Edaki A, Watanabe

Y, Shimizu Y, Toda H and Mori A: Effects of anticonvulsants

on

convulsive activity induced by 2-guanidinoethonol;

in Guanidines 2, Mori A, Cohen BD and Koide H

eds, Plenum Publishing Co., New York (1989) pp 213-222.

11) 森 昭 胤:痙 攀 発 現 機 構 と ア ミ ノ酸.と くに γ-グ ア ニ ジ ノ 酪 酸 に つ い て.第17回 日 本 医 学 会 講 演 集(1967) 1, 396-400.

12) Jinnai D, Sawai A and Mori A: ƒÁ-Guanidinobutyric acid as a convulsive substance. Nature (1966) 212, 617.

13) 平 松 千 明:マ ウ ス 脳guanidino化 合 物 に 関 す る 研 究.第2編 け い れ ん に と も な う脳 内guanidino化 合 物 の 変 動 に つ い て.岡 山 医 誌(1980) 92, 427-434.

14) Mori A, Akagi M, Katayama Y and Watanabe Y: ƒ¿-Guanidinoglutaric acid in cobalt-induced epileptogenic cerebral cortex of cats. J Neurochem (1980) 35, 603-605.

15) Mizuno A, Mukawa J, Kobayashi K and Mori A: Convulsive activity of taurocyamine in cats and rabbits. IRCS Med Sci (1975) 3, 385.

16) Mori A, Watanabe Y, Shindo S, Akagi M and Hiramatsu M: ƒ¿-Guanidinoglutaric acid and epi lepsy: in Urea Cycle Diseases, Lowenthal A, Mori A and Marescau B eds, Plenum Press, New York (1982) pp 419-426.

17) Knowles RG, Palacios M, Palmer RMJ and Moncada S: Formation of nitric oxide from L-arginine in central neuvous system: A transducation mechanism for stimulation of the soluble guanylate cyclase. Proc Natl Acad Sci USA (1989) 86, 5159-5162.

18) Southam E, East SJ and Garthwaite J: Excitatory amino acid receptors coupled to the nitric oxide/ cyclic GMP pathway in rat cerebellum during development. J Neurochem (1991) 56, 2072-2081. 19) Bredt DS and Snyder SH: Nitric oxide mediates glutamate-linked enhancement of cGMP levels in

the cerebellum. Proc Natl Acad Sci USA (1989) 86, 9030-9033.

20) East SJ and Garthwaite J: Nanomolar NG-nitroarginine inhibits NMDA-induced cyclic GMP forma tion in rat cerebellum. Eur J Pharmacol (1990) 184, 311-313.

21) Shindo S, Tsuruta K, Yokoi I and Mori A: Synthesis of ƒÂ-guanidinovaleric acid and its effect on EEG of rats. Neurosciences (1984) 10, 177-182.

22) Obata T, Mori A and Yamamura HI: Effect of guanidino compounds on GABA-stimulated chloride influx into membrane vesicles from rat cerebral cortex: in Guanidine 2, Mori A, Cohen BD and Koide H eds, Plenum Publising Co., New York (1989) pp 153-157.

1000 岩 谷 和 夫

GABA-receptor antagonist: electroencephalographic study. Epilepsy Res (1987) 1, 114-120. 24) Donzanti BA and Uretsky NJ: Effects of excitatory amino acids on locomotor activity after

bilateral microinjection into the rat nucleus accumbens: Possible dependence on dopaminergic mechanisms. Neuropharmacology (1983) 22, 971-981.

25) Niijima K and Yoshida M: Activation of mesencephalic dopamine neurons by chemical stimulation of the nucleus tegmenti pedunculopontinus pars compacta. Brain Res (1988) 451, 163-171. 26) Chen G, Ensor CR and Bohner B: A facilitation action of reserpine on the central nervous system.

Proc Soc Exp Biol Med (1954) 86, 507-510.

27) Kabuto H, Yokoi I and Mori A: Effects of muscimol and baclofen on levels of monoamines and their metabolites in the El mouse brain. Neurochem Res (1988) 13, 1157-1161.

28) Weiss S and Krommer H: Zur Guanylierusg von Aminen mit O-Methyl-isoharnstoff-sulfat. Chemiker-Zeitung (1974) 98, 617-618.

29) Phebus LA, Perry KW, Clemens JA and Fuller RW: Brain anoxia releases striatal dopamine in rats. Life Sci (1986) 38, 2447-2453.

30) Kabuto H, Yokoi I and Mori A: Monoamine metabolites, iron induced seizures, and the anticonvul sant effect of tannins. Neurochem Res (1992) 17, 585-590.

31) Mori A and Ohkusu H: Isolation and identification of alpha-N-acetyl-L-arginine and its effect on convulnive seizure. Adv Neurol Sci (Tokyo) (1971) 15, 303-306.

32) Marescau B, Hiramatsu M and Mori A: ƒ¿-Keto-ƒÂ-guanidinovaleric acid-induced electroence phalographic epileptiform discharges in rabbits. Neurochem Pathol (1983) 1, 203-209.

33) Yokoi I, Toma J and Mori A: The effect of homoarginine on the EEG of rats. Neurochem Pathol (1984) 2, 295-300.

34) 稲 垣 忍:目 で見 る脳 の 構 造 と活 性物 質;神 経 伝 導 路 と活 性 物 質,塩 谷 弥 兵 衛 編,厚 生 社,大 阪(1985) pp

220-289.

35) Van den Pol AN, Smith AD and Powell JF: GABA axons in synaptic contact with dopamine neurons

in the substantia nigra:

double immunocytochemistry

with biotin-proxidase

and protein A-colloidal

gold. Brain Res (1985) 348, 146-154.

36) Scarnati E and Paciti C: Neuronal responses to iontophoretically

applied dopamine, glutamate, and

GABA of identified dopaminergic

cells in the rat substantia nigra after kainic acid-induced destruc

tion of the striatum. Exp Brain Res (1982) 46, 377-382.

37) 遠 山正 彌,窪 田芳 之,稲 垣 忍:化 学 的 神 経 機 能 解 剖 学;大 脳 基 底 核 と黒 質,遠 山正 彌,塩 谷 弥 兵 衛共 編,

厚 生 社,大 阪(1987) pp 319-339.

38) Bowery NG, Hill DR, Hudson Al, Doble A, Middlemiss DN, Shaw J and Turnbull M: (-)

Baclofen

decreases neurotransmitter

release in the mammalian

CNS by an action at a novel GABA receptor.

Nature

(1980) 283, 92-94.

39) Bowery NG, Doble A, Hill DR, Hudson AL, Shaw JS, Turnbull MJ and Warringtos

R: Bicuculline

insensitive GABA receptors on peripheral autonomic nerve terminals. Eur J Pharmacol

(1981) 71,

53-70.

40) Newberry

NR and Nicoll RA: A bicucullin-resistant

inhibitory

post-synaptic

potential

in rat

hippocampal pyramidal

cells in vitro. J Physiol (1984) 348, 239-254.

41) 浅 野 富 子:新 脳 の レ セ プ タ ー: GABAレ セ プ タ ー,小 川 紀 雄 編,世 界 保 健 通 信 社,大 阪(1989) pp 254-280.

GVAお

よびGABA受

容体 作 動 薬 の モ ノア ミン放 出へ の影 響

1001

monoaminergic

neuronal activity. Biochem Pharmacol

(1985) 34, 1127-1131.

43) Michael AC, Justice Jr JB and Neill DB: In vivo voltammetric

determination

of the kinetics of

dopamine metabolism

in the rat. Neurosci Lett (1985) 56, 365-369.

44) Zetterstrom

T, Sharp T, Collin AK and Ungerstedt

U: In vivo measurement

of extracellular

dopamine and DOPAC in rat striatum after various dopamine-releasing

drugs; Implacations

for the

orgin of extracellular

DOPAC. Eur J Pharmacol

(1988) 148, 327-334.

45) Nishizima Y, Hukuyama K, Kabuto H, Yokoi I and Mori A: Effects of guanidino compounds on

monoamineoxidase

and catechol-O-methyltransferase

activity;

in Guanidino compounds in biology

and medicine, De Deyn PP, Marescau B, Stalon V and Qureshi IA eds, John Libbey and Company Ltd,

London (1992) pp 449-451.

46) Scotti de Carolis A, Lipparini F and Longo VG: Neuropharmacological

investigations

on muscimol,

a psychotropic drug extracted

from Amanita muscaria. Psychophamacologia

(berl) (1969) 15, 186

-195

_.

47) Shoulson I, Goldblatt D, Charlton M and Joynt RJ: Huntington's disease:

treatment with muscimol,

a GABA-mimetic

drug. Ann Neurol (1978) 4, 279-284.

1002 岩 谷 和 夫

Effects of ƒÂ-Guanidinovaleric acid and GABA agonists

on monoamine release in rat striatum Kazuo IWAYA

Department of Neuroscience,

Institute of Molecular and Cellular Medicine,

Okayama University Medical School,

Okayama 700, Japan

(Director: Prof. A. Mori)

ƒÂ -Guanidinovaleric acid (GVA) is an endogenous convulsant and is thought to be a specific GABA antagonist. In the present study, we examined the effects of GVA and GABA agonists, GABA, muscimol and baclofen, on dopamine and serotonin releases in rat striatum using a brain dialysis technique. GVA produced a significant increase in DA released transiently (1mM) and throughout the experiment (10mM) compared with the controls. It also produced a significant increase in 5-HT release in both concentrations throughout the experiment. GABA (10mM) inhibited DA and 5-HT releases induced by GVA. Muscimol (10mM) inhibited DA and 5-HT releases induced by GVA. Especially muscimol was more effective in the inhibi tion of 5-HT release. Baclofen (10mM) inhibited only DA release induced by GVA. These results suggest that the activation of GABA receptor inhibits the release of DA and 5-HT in the striatum, and that the DAergic system regulates the GABA-B receptor while the 5 - HTergic system mainly regulates the GABA-A receptor.