ネプリリリシンは、扁桃体の間質細胞における神経ペプチドのシナプス活性を制御する

Neprilysin controls the synaptic activity of neuropeptides in the intercalated cells of the amygdala.

• Gabrielle C Gregoriou
• Sahil D Patel
• Bryony L Winters
• Elena E Bagley

抄録

扁桃体の内因性オピオイドペプチドは、私たちの行動や感情反応の多くを制御しています。特に、内因性オピオイドであるエンケファリンは、扁桃体の活動を制御する上で重要な役割を果たしているが、その作用は、エンケファリンを不活性な断片に分解するペプチダーゼによって強く制限されている。ペプチダーゼを阻害することは、内因性オピオイドシグナルを増強するための魅力的な方法かもしれないが、どのペプチダーゼを標的とするかは不明である。エンケファリン活性のアッセイとして扁桃体間葉細胞へのグルタミン酸放出の阻害を用いて、この領域でどのペプチダーゼがエンケファリンシグナルを制御しているかを決定するために、特異的なペプチダーゼ阻害剤を適用した。チオルファン（10μM）、カプトプリル（1μM）またはベスタチン（10μM）は、それぞれネプリリジン、アンジオテンシン変換酵素またはアミノペプチダーゼNの活性を阻害するために使用された。ラット脳切片を用いた実験では、エンケファリンの亜最大濃度によるグルタミン酸遊離の抑制効果は、3種類のペプチダーゼ阻害剤を併用することで2倍になることがわかった。次に、それぞれの阻害剤を個別に試験したところ、ネプリリジン単独の阻害は、3種類のペプチダーゼ阻害剤を併用した場合と同程度にエンケファリン反応を増強することがわかった。このことは、ネプリリジンが扁桃体の間質細胞においてエンケファリンを分解する主要なペプチダーゼであることを示している。このことは、複数のペプチダーゼがエンケファリンを代謝する線条体、脊髄、脊髄とは異なる。これらのデータは、関連する神経回路におけるオピオイド作用を制御している特定のペプチダーゼの種類と、それらが疾患状態でどのように変化するかを知ることの重要性を強調しており、関心のある特定のペプチダーゼを標的とした薬剤の合理的な選択を可能にする。意義内因性オピオイドは、私たちの感情や行動の多くの反応を調節する。扁桃体では、痛み、恐怖、中毒性の行動を調節する。オピオイドの作用は、少なくとも3種類のペプチダーゼによって不活性なフラグメントに異化されて終了する。本研究では、ネプリリシンが扁桃体の間葉細胞のシナプスにおける内因性オピオイド濃度を選択的に制御していることを明らかにした。このペプチダーゼは、扁桃体を媒介とした情動・行動反応の内因性オピオイド調節の標的となる可能性がある。

Endogenous opioids peptides in the amygdala regulate many of our behaviours and emotional responses. In particular, the endogenous opioid enkephalin plays a significant role in regulating amygdala activity, but its action is strongly limited by peptidases which degrade enkephalin into inactive fragments. Inhibiting peptidases maybe an attractive method to enhance endogenous opioid signalling, however we do not know which specific peptidase/s to target. Using inhibition of glutamate release onto the intercalated cells of the amygdala as an assay for enkephalin activity, we applied specific peptidase inhibitors to determine which peptidase/s regulate enkephalin signalling in this region. Thiorphan (10μM), captopril (1μM) or bestatin (10μM) were used to inhibit the activity of neprilysin, angiotensin-converting enzyme or aminopeptidase N respectively. In rat brain slices containing the intercalated cells, we found that inhibition of glutamate release by a submaximal concentration of enkephalin was doubled by application of all three peptidase inhibitors combined. Then, we tested inhibitors individually and found that inhibition of neprilysin alone could enhance enkephalin responses to the same extent as inhibitors of all three peptidases combined. This indicates neprilysin is the predominant peptidase responsible for degrading enkephalins in the intercalated cells of the amygdala. This differs from the striatum, locus coeruleus and spinal cord, where multiple peptidases metabolise enkephalin. These data highlight the importance of knowing which specific peptidase/s control opioid actions in the relevant neural circuit and how they change in disease states, to allow rationale choices of drugs targeting the specific peptidase of interest. SIGNIFICANCE STATEMENT: Endogenous opioids modulate many of our emotional and behavioural responses. In the amygdala they modulate our pain, fear and addictive behaviours. Their actions are terminated when they are catabolised into inactive fragments by at least 3 different peptidases. In this study we found that neprilysin selectively controls endogenous opioid concentrations at synapses in the intercalated cells of the amygdala. This peptidase may be a target for regulation of endogenous opioid modulation of amygdala mediated emotional and behavioural responses.

The American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics.