수면-각성 주기는 수면-촉진 뉴런과 각성-촉진 뉴런의 교대 활성에 의해 조절된다. 등쪽 봉선핵(dorsal raphe nucleus, DRN)은 5-하이드록시트립타민(5-HT, 세로토닌)을 분비하여 각성 상태를 촉진한다. 송과선에서 분비되는 멜라토닌 또한 쥐에서 각성 상태를 촉진한다. 우리 연구실은 최근 질산화질소(NO) 생성의 일일 변화가 쥐 DRN 세로토닌성 뉴런에서 with-no-lysine kinase(WNK), Ste20-related proline alanine rich kinase(SPAK)/oxidative stress response kinase 1(OSR1), 그리고 양이온-염소 공동수송체(cation-chloride co-transporter, CCC)를 포함하는 신호전달 경로를 조절함을 입증하였다. 본 연구는 멜라토닌이 각성 유도 DRN 뉴런에서 NO 조절 WNK-SPAK/OSR1-CCC 신호전달에 미치는 영향을 조사하여, 쥐에서 멜라토닌의 각성 촉진 작용을 뒷받침하는 기전을 규명하고자 설계되었다. DRN 절편을 멜라토닌으로 ex vivo 처리한 결과, 뉴런성 질산화질소합성효소(neuronal nitric oxide synthase, nNOS)의 발현이 억제되었고 WNK4의 발현은 증가했으며, WNK1, 2, 3의 발현은 변화하지 않았다. 멜라토닌은 OSR1의 인산화를 증가시켰고 sodium-potassium-chloride co-transporter 1(NKCC1)의 발현을 증가시켰으나, potassium-chloride cotransporter 2(KCC2)는 변하지 않았다. 멜라토닌은 트립토판 하이드록실레이스 2(tryptophan hydroxylase 2, TPH2; 세로토닌 합성 효소)의 발현을 증가시켰다. 본 연구는 멜라토닌이 쥐 DRN 세로토닌성 뉴런에서 NO 조절 WNK-SPAK/OSR1-KNCC1 신호전달을 조절함으로써 각성 상태를 촉진할 수 있음을 시사한다.

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