南米ガラガラヘビの肺動脈に沿ったコリン作動性の調節：血管反応性、ムスカリン受容体、迷走神経支配

Cholinergic regulation along the pulmonary arterial tree of the South American rattlesnake: vascular reactivity, muscarinic receptors, and vagal innervation.

• Renato Filogonio
• Marina Rincon Sartori
• Susie Morgensen
• Driele Tavares
• Rafael Campos
• Augusto S Abe
• Edwin W Taylor
• Gerson Jhonatan Rodrigues
• Gilberto De Nucci
• Ulf Simonsen
• Cléo A C Leite
• Tobias Wang

抄録

爬虫類の肺血管系の血管緊張は、主に迷走神経を介してコリン作動性のムスカリン性制御下にある。この制御は動脈流出部にある括約筋によるものと考えられてきたが、肺動脈の血管制御は、アセチルコリンや電気刺激に対する反応やムスカリン受容体の発現が肺動脈の長さに沿って発達しているなど、より広範囲に及ぶのではないかと考えた。南米のガラガラヘビ（Crotalus durissus）を用いて、肺動脈の4つの異なる部分（トランカス、近位、遠位、枝）を研究しました。アセチルコリンは近位部、遠位部、枝部では強い血管収縮を示したが、トランカス部では血管拡張を示した。電場刺激（EFS）は全セグメントで収縮を引き起こしたが、その効果はアトロピンによって部分的に遮断された。ムスカリン受容体（M-M）の5つのサブタイプすべてを同定した。M受容体の発現は肺動脈の遠位端と分岐部で最大であったが、ムスカリン性M受容体の発現は肺動脈のトランカス部で顕著に大きくなっていた。神経トレーサーDiIの適用により肺動脈全体に沿って広範囲の神経支配が認められ、同トレーサーの逆行性輸送により、肺動脈の迷走神経支配を提供している脳幹内の2つの異なる場所、迷走神経の内側背側運動核とベントロ側の場所が示された。これらの結果から、肺動脈の大部分が副交感神経に支配されていることが明らかになり、C. durissusの血管コンダクタンスの調節に関与していることが明らかになり、肺動脈が心肺機能の制御と一体化していることが示唆された。

Vascular tone in the reptilian pulmonary vasculature is primarily under cholinergic, muscarinic control, exerted via the vagus nerve. This control has been ascribed to a sphincter located at the arterial outflow, but we speculated whether the vascular control in the pulmonary artery is more widespread, such that responses to acetylcholine and electrical stimulation, as well as the expression of muscarinic receptors is prevalent along its length. Working on the South American rattlesnake (Crotalus durissus), we studied four different portions of the pulmonary artery (truncus, proximal, distal and branches). Acetylcholine elicited robust vasoconstriction in the proximal, distal and branch portions, but the truncus vasodilated. Electrical field stimulation (EFS) caused contractions in all segments, an effect partially blocked by atropine. We identified all five subtypes of muscarinic receptors (M-M). The expression of the M receptor was largest in the distal end and branches of the pulmonary artery, while expression of the muscarinic M receptor was markedly larger in the truncus of the pulmonary artery. Application of the neural tracer DiI revealed widespread innervation along the whole pulmonary artery and retrograde transport of the same tracer indicated two separate locations in the brainstem providing vagal innervation of the pulmonary artery: the medial dorsal motor nucleus of the vagus and a ventro-lateral location, possibly constituting a nucleus ambiguus. These results revealed parasympathetic innervation of a large portion of the pulmonary artery, responsible for regulation of vascular conductance in C. durissus, and imply its integration with cardio-respiratory control.