ニコチンは、気管支上皮細胞のニコチン性アセチルコリン受容体を活性化し、アップレギュレートする

出生前のニコチン曝露は、正常な肺の発達を損ない、出生後の肺機能の低下につながります。私たちの研究室からの以前の研究は、ニコチンが肺で発現する非神経コリン作動性オートクリンループに影響を与えることにより肺の発達を変化させることを実証しました。気管支上皮細胞（BECS）は、コリンアセチルトランスフェラーゼ、コリン高親和性トランスポーター、ニコチン性アセチルコリン（ACH）受容体（NACHR）サブユニットを発現します。現在、コリン作動性シグナル伝達をアップレギュレーションおよび活性化することにより、ニコチンがこのオートクリンループに影響することを形態学的および電気生理学的技術の組み合わせを通じて実証しています。RT-PCRは、Alpha 3、Alpha 4、Alpha 7、Alpha 9、Alpha 10、Beta2、およびBeta 4 NACHR mRNAの発現を、アカゲザル肺および培養BECにおける培養BECで示しました。アルファ7、アルファ4、およびBeta2 NACHRの発現は、培養BECおよび肺の免疫蛍光により確認されました。BECのNACHRの電気生理学的特性は、培養BECの全細胞パッチクランプを使用して決定されました。ACHとニコチンの両方が内向きの電流を呼び起こし、急速な脱感作電流を伴いました。ニコチンは、濃度依存的に内向き電流を誘導し、EC（50）は26.7 microMです。ニコチン誘発電流は、ニコチン拮抗薬、メカミルアミン、ジヒドロベータ - エリスロイディン、およびメチルカコニチンによって可逆的にブロックされました。48時間の1ミクロムニコチンとのBECのインキュベーションは、ニコチン誘導電流を約26％増強しました。タンパク質チロシンリン酸化阻害剤、ゲニステインは、ニコチン誘導電流を58％増加させ、メチルカコニチン感受性電流を増強し（アルファ7 NACHR活性）、2.3倍、タンパク質チロシンホスファターゼ阻害剤、ペルバナデートはニコチンの影響を減らします。これらの結果は、慢性ニコチン曝露が肺の発達においてNACHR活性を上方制御すること、およびNACHR活性をチロシンのリン酸化によってさらに修正できることを示しています。

Prenatal nicotine exposure impairs normal lung development and leads to diminished pulmonary function after birth. Previous work from our laboratory has demonstrated that nicotine alters lung development by affecting a nonneuronal cholinergic autocrine loop that is expressed in lung. Bronchial epithelial cells (BECs) express choline acetyltransferase, the choline high-affinity transporter and nicotinic acetylcholine (ACh) receptor (nAChR) subunits. We now demonstrate through a combination of morphological and electrophysiological techniques that nicotine affects this autocrine loop by up-regulating and activating cholinergic signaling. RT-PCR showed the expression of alpha 3, alpha 4, alpha 7, alpha 9, alpha 10, beta2, and beta 4 nAChR mRNAs in rhesus monkey lung and cultured BECs. The expression of alpha 7, alpha 4, and beta2 nAChR was confirmed by immunofluorescence in the cultured BECs and lung. The electrophysiological characteristics of nAChR in BECs were determined using whole-cell patch-clamp on cultured BECs. Both ACh and nicotine evoked an inward current, with a rapid desensitizing current. Nicotine induced inward currents in a concentration-dependent manner, with an EC(50) of 26.7 microM. Nicotine-induced currents were reversibly blocked by the nicotinic antagonists, mecamylamine, dihydro-beta-erythroidine, and methyllcaconitine. Incubation of BECs with 1 microM nicotine for 48 hours enhanced nicotine-induced currents by roughly 26%. The protein tyrosine phosphorylation inhibitor, genistein, increased nicotine-induced currents by 58% and enhanced methyllcaconitine-sensitive currents (alpha 7 nAChR activities) 2.3-fold, whereas the protein tyrosine phosphatase inhibitor, pervanadate, decreased the effects of nicotine. These results demonstrate that chronic nicotine exposure up-regulates nAChR activity in developing lung, and that nAChR activity can be further modified by tyrosine phosphorylation.