ヒスタミン受容体はセロトニントランスポーターの活性、表面発現、リン酸化を制御している

Histamine Receptors Regulate the Activity, Surface Expression, and Phosphorylation of Serotonin Transporters.

• Balasubramaniam Annamalai
• Durairaj Ragu Varman
• Rebecca E Horton
• Lynette C Daws
• Lankupalle D Jayanthi
• Sammanda Ramamoorthy

抄録

放出されたセロトニン（5-HT）の再取り込みとクリアランスは、セロトニン神経伝達において重要である。セロトニントランスポーター（SERT）は、主に細胞外の5-HTのクリアランスを担当しています。SERTは主に細胞外の5-HTを消去する役割を担っていますが、制御されたトラフィッキング、リン酸化、タンパク質の安定性は、SERTの頑健な活性に起因しています。H ヒスタミン受容体 (HR) は、それと連動して作用し、5-HT の放出を制御しています。HRは神経系で発現し、セロトニン作動性末端に位置し、ヘテロ受容体として作用します。ヒスタミン作動性神経伝達とセロトニン作動性神経伝達は別個の事象であると考えられていますが、HRが中枢神経系のSERTに影響を与えて5-HT再取り込みを制御しているかどうかについては、これまで議論されたことがありませんでした。我々の研究で得られた知見をもとに、ラット海馬シナプトソーム調製物を用いる可能性を探った。その結果、HR/HRアゴニストであるイメピプと()-(-)-α-メチルヒスタミンを投与すると、時間と濃度に依存して5-HTの輸送が減少することが明らかになった。一方、HR/HR逆アゴニストであるチオペラミドを投与した場合、HR/HRアゴニストの阻害作用は遮断されながらも、5-HTの取り込みは適度に増加した。さらに調べてみると、イメピプ処理は細胞膜上のSERTのレベルを低下させ、そのリン酸化を抑制した。同様に、CaMKII阻害剤KN93やカルシニューリン阻害剤シクロスポリンAもSERTの機能を阻害したが、イメピプとの相加的な効果は認められなかった。高速クロノアンペロメトリーでは、イメピプは5-HTクリアランスを遅らせ、チオペルアミドは細胞外空間からの5-HTクリアランスを促進することが示された。イメピプは海馬と大脳皮質のSERT活性を選択的に阻害したが、線条体、中脳、脳幹では阻害しなかった。以上のことから、本研究では、HRを介したCaMKII/calcineurin経路によるSERT活性の脳部位特異的な制御機構と、5-HTクリアランスを制御する中枢神経系のシナプス性5-HTの可能性について報告した。

Reuptake and clearance of released serotonin (5-HT) are critical in serotonergic neurotransmission. Serotonin transporter (SERT) is mainly responsible for clearing the extracellular 5-HT. Controlled trafficking, phosphorylation, and protein stability have been attributed to robust SERT activity. H histamine receptors (HRs) act in conjunction and regulate 5-HT release. HRs are expressed in the nervous system and located at the serotonergic terminals, where they act as heteroreceptors. Although histaminergic and serotonergic neurotransmissions are thought to be two separate events, whether HRs influence SERT in the CNS to control 5-HT reuptake has never been addressed. With knowledge gained from our studies, we explored the possibility of using rat hippocampal synaptosomal preparations. We found that treatment with HR/HR-agonists immepip and ()-(-)-α-methyl-histamine indeed resulted in a time- and concentration-dependent decrease in 5-HT transport. On the other hand, treatment with HR/HR-inverse agonist thioperamide caused a moderate increase in 5-HT uptake while blocking the inhibitory effect of HR/HR agonists. When investigated further, immepip treatment reduced the level of SERT on the plasma membrane and its phosphorylation. Likewise, CaMKII inhibitor KN93 or calcineurin inhibitor cyclosporine A also inhibited SERT function; however, an additive effect with immepip was not seen. High-speed chronoamperometry demonstrated that immepip delayed 5-HT clearance while thioperamide accelerated 5-HT clearance from the extracellular space. Immepip selectively inhibited SERT activity in the hippocampus and cortex but not in the striatum, midbrain, and brain stem. Thus, we report here a novel mechanism of regulating SERT activity by HR-mediated CaMKII/calcineurin pathway in a brain-region-specific manner and perhaps synaptic 5-HT in the CNS that controls 5-HT clearance.