5-HT1A受容体の活性化は、慢性緑内障におけるシナプス前GABA放出を調節するためにcAMP-PKA経路を阻害することにより、網膜神経節細胞機能を促進します

セロトニン（5-ヒドロキシトリプタミン、5-HT）受容体アゴニストは、CNS損傷モデルでは神経保護です。しかし、8-ヒドロキシ-2-（Di-N-プロピラミノ）テトラリン（8-OH-DPAT）、セロトニン受容体（5-HT1A）アゴニストの神経保護機能的意味とシナプスメカニズムは、成人の男性Wistarラットモデルのセロトニン受容体（5-HT1A）アゴニストです。慢性緑内障モデルは不明のままです。眼の高血圧症は、ラット網膜の5-HT1A受容体発現を減少させたことがわかりました。これは、網膜神経節細胞（RGC）の数が、コントロール網膜および8-OH-DPATの誘発性高血圧と比較してRGCの生存率を促進するため、ラットで有意に減少したためです。8-OH-DPATの保護効果は、選択的5-HT1A拮抗薬WAY-100635または選択的GABAA受容体拮抗薬SR95531の硝子体内投与によりブロックされました。パッチクランプ技術を使用して、ラット網膜スライスのRGCの自発的およびミニチュアGABA作動性IPSC（それぞれSIPSCSおよびMIPSC）を記録しました。8-OH-DPATは、オンタイプおよびオフタイプのRGCのGABA作動性SIPSCおよびMIPSCの頻度と振幅を大幅に増加させました。5-HT1A受容体によって媒介されるシグナル伝達カスケードの中で、cAMPタンパク質キナーゼA（PKA）シグナル伝達の役割を調査しました。シナプスレベルでの8-OH-DPATによる変化は、H-89によるPKA阻害によって強化され、ブクラデシンによるPKA活性化によってブロックされました。さらに、リン酸化PKA（P-PKA）/PKAの密度は緑内障網膜で有意に増加し、8-OH-DPATはP-PKA/PKA発現を有意に減少させ、神経伝達物質GABA放出を緩和する際のPKAリン酸化の阻害をもたらしました。これらの結果は、網膜における5-HT1A受容体の活性化が、cAMP-PKAシグナル伝達を抑制し、PKAリン酸化を減少させることによりシナプス前GABA放出機能を促進し、RGC回路の脱吸収を引き起こし、緑内障の拡張プロセスを抑制する可能性があることを示しました。網膜のセロトニン（5-HT）受容体（5-HT1A受容体）は、眼内圧上昇後にダウンレギュレートされたことがわかりました。パッチクランプの記録は、正常および緑内障の網膜スライスにおけるオンタイプおよびオフ網膜神経節細胞（RGC）およびRGCのミニチュアGABA作動性IPSC（MIPSC）の頻度の違いを示しました。したがって、神経伝達物質GABAの放出時にリン酸化タンパク質キナーゼA（PKA）阻害を8-ヒドロキシ-2（Di-n-プロピラミノ）テトラリン（8-OH-DPAT）により除去し、GABAergic MIPSCのレベルの増加を引き起こしました。オンタイプおよびオフタイプのRGCでは、RGCの生存率と機能が向上します。これらの保護効果は、GABAA受容体拮抗薬SR95531または5-HT1A拮抗薬WAY-100635によってブロックされました。この研究は、5-HT1A受容体の活性化がGABA作動性シナプス前活性を調節するCAMP-PKAシグナル伝達経路を介して損傷したRGCを保護するという新しいメカニズムを特定しました。

Serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) receptor agonists are neuroprotective in CNS injury models. However, the neuroprotective functional implications and synaptic mechanism of 8-hydroxy-2- (di-n-propylamino) tetralin (8-OH-DPAT), a serotonin receptor (5-HT1A) agonist, in an adult male Wistar rat model of chronic glaucoma model remain unknown. We found that ocular hypertension decreased 5-HT1A receptor expression in rat retinas because the number of retinal ganglion cells (RGCs) was significantly reduced in rats with induced ocular hypertension relative to that in control retinas and 8-OH-DPAT enhanced the RGC viability. The protective effects of 8-OH-DPAT were blocked by intravitreal administration of the selective 5-HT1A antagonist WAY-100635 or the selective GABAA receptor antagonist SR95531. Using patch-clamp techniques, spontaneous and miniature GABAergic IPSCs (sIPSCs and mIPSCs, respectively) of RGCs in rat retinal slices were recorded. 8-OH-DPAT significantly increased the frequency and amplitude of GABAergic sIPSCs and mIPSCs in ON- and OFF-type RGCs. Among the signaling cascades mediated by the 5-HT1A receptor, the role of cAMP-protein kinase A (PKA) signaling was investigated. The 8-OH-DPAT-induced changes at the synaptic level were enhanced by PKA inhibition by H-89 and blocked by PKA activation with bucladesine. Furthermore, the density of phosphorylated PKA (p-PKA)/PKA was significantly increased in glaucomatous retinas and 8-OH-DPAT significantly decreased p-PKA/PKA expression, which led to the inhibition of PKA phosphorylation upon relieving neurotransmitter GABA release. These results showed that the activation of 5-HT1A receptors in retinas facilitated presynaptic GABA release functions by suppressing cAMP-PKA signaling and decreasing PKA phosphorylation, which could lead to the de-excitation of RGC circuits and suppress excitotoxic processes in glaucoma.SIGNIFICANCE STATEMENT We found that serotonin (5-HT) receptors in the retina (5-HT1A receptors) were downregulated after intraocular pressure elevation. Patch-clamp recordings demonstrated differences in the frequencies of miniature GABAergic IPSCs (mIPSCs) in ON- and OFF-type retinal ganglion cells (RGCs) and RGCs in normal and glaucomatous retinal slices. Therefore, phosphorylated protein kinase A (PKA) inhibition upon release of the neurotransmitter GABA was eliminated by 8-hydroxy-2- (di-n-propylamino) tetralin (8-OH-DPAT), which led to increased levels of GABAergic mIPSCs in ON- and OFF-type RGCs, thus enhancing RGC viability and function. These protective effects were blocked by the GABAA receptor antagonist SR95531 or the 5-HT1A antagonist WAY-100635. This study identified a novel mechanism by which activation of 5-HT1A receptors protects damaged RGCs via the cAMP-PKA signaling pathway that modulates GABAergic presynaptic activity.