神経伝達物質放出におけるカルシウムの役割α-ラトロトキシンまたは高トン酸スクロースによって誘発される

シナプスでは、神経伝達物質の放出は、電圧依存性Ca（2+）チャネルを介してCa（2+）流入によって生理学的にトリガーされます。非生理学的には、放出は強力な神経毒、α-ラトロトキシン、および高トンのスクロースによって誘発される可能性があります。α-ラトロトキシンと高トートンスクロースによって誘発された放出には、細胞内貯蔵の細胞外Ca（2+）またはCa（2+）が必要かどうかについて、論争が生じています。シナプトソームを使用して、さまざまな神経伝達物質システムにおけるα-ラトロトキシンとスクロース作用のCa（2+）依存性を研究しました。以前のデータと一致して、ノルエピネフリン、ドーパミン、グルタミン酸、またはGABAのスクロース誘発分泌における細胞外Ca（2+）の要件は検出されませんでした。予想外に、アルファ - ラトロトキシン刺激放出のCa（2+）依存性におけるこれらの神経伝達物質の間に大きな違いが観察されました：ノルエピネフリン放出はCa（2+）、ドーパミン放出は部分的にCa（2+）依存していました。リリースはCa（2+）を必要としませんでした。細胞内Ca（2+）貯蔵に由来するCa（2+）がα-ラトロトキシンまたは高トートンスクロースによってトリガーされる神経伝達物質放出に関与するかどうかをテストするために、Ca（2+）を空にするCa（2+）-ATPase阻害剤であるThapsigargin、Ca（2+）を使用しました。店舗。Thapsigarginは、神経伝達物質の放出を誘導せず、KCl脱分極、高張スクロース、またはα-ラトロトキシンによって刺激されるその後の放出を阻害しませんでした。ただし、細胞内Ca（2+）は重要な調節機能を実行します。これは、高張ショ糖による刺激によって測定されるように、タプシガルギンが容易に解放可能なプールのサイズを増加させたためです。この効果には、細胞外Ca（2+）およびプロテインキナーゼCが必要であり、内部Ca（2+）貯蔵の枯渇が貯蔵型Ca（2+）エントリにつながることを示唆しています。結果のCa（2+）流入は、それ自体で放出されることはありませんが、神経伝達物質の容易に解放可能なプールを増加させるプロテインキナーゼCを活性化します。我々のデータは、内部および外部Ca（2+）が高トンのスクロース誘発神経伝達物質放出に急性関与していないことを示していますが、アルファラトロトキシントリガー放出は、ニューロトランジミターのサブセットに外部Ca（2+）を必要とします。内部Ca（2+）は放出に不可欠ではありませんが、その範囲を調節し、シナプス前受容体の活性化による細胞内貯蔵の空になることが、神経伝達物質放出において重要な調節的役割を果たしていることを意味します。

At the synapse, neurotransmitter release is triggered physiologically by Ca(2+) influx through voltage-gated Ca(2+) channels. Non-physiologically, release can be evoked by a potent neurotoxin, alpha-latrotoxin, and by hypertonic sucrose. Controversy has arisen on whether release evoked by alpha-latrotoxin and hypertonic sucrose requires extracellular Ca(2+) or Ca(2+) from intracellular stores. Using synaptosomes, we have studied the Ca(2+) dependence of alpha-latrotoxin and sucrose action in different neurotransmitter systems. In agreement with previous data, no requirement for extracellular Ca(2+) in sucrose-induced secretion of norepinephrine, dopamine, glutamate or GABA was detected. Unexpectedly, we observed large differences between these neurotransmitters in the Ca(2+) dependence of alpha-latrotoxin-stimulated release: norepinephrine release required Ca(2+), dopamine release was only partially Ca(2+) dependent, and glutamate and GABA release did not require Ca(2+). To test if Ca(2+) derived from intracellular Ca(2+) stores participates in neurotransmitter release triggered by alpha-latrotoxin or hypertonic sucrose, we employed thapsigargin, a Ca(2+)-ATPase inhibitor that empties Ca(2+) stores. Thapsigargin did not induce neurotransmitter release, nor did it inhibit subsequent release stimulated by KCl depolarization, hypertonic sucrose or alpha-latrotoxin. However, intracellular Ca(2+) performs an important regulatory function, since thapsigargin increased the size of the readily releasable pool as measured by stimulation with hypertonic sucrose. This effect required extracellular Ca(2+) and protein kinase C, suggesting that depletion of internal Ca(2+) stores leads to store-operated Ca(2+) entry. The resulting Ca(2+) influx does not trigger release by itself, but activates protein kinase C that increases the readily releasable pool of neurotransmitters. Our data show that internal and external Ca(2+) is not acutely involved in hypertonic sucrose-evoked neurotransmitter release, while alpha-latrotoxin-triggered release requires external Ca(2+) for a subset of neurotransmitters. Although internal Ca(2+) is not essential for release, it modulates its extent, implying that the emptying of intracellular stores by activation of presynaptic receptors plays an important regulatory role in neurotransmitter release.