Roles of Monoamine Neurotransmitters in Regulation of Hypothalamic PITUITITARY-ADRENAL AXIS(HPA) (III) - Role of 5-hydroxytryptamine in Controlling the Stress-Induced Elevation of Corticosterone in Rat -

시상하부-뇌하수체-부신계 조절에 대한 Monoamine 신경전달물질의 역할에 관한 연구(III)-뇌 5-hydroxytyptamine(Serotonin)이 Stress 시 Corticosteroid 변동에 미치는 영향

A role for brain serotonin(5-HT) in regulation of the HPA axis has been suggested but remains contoversial and poorly defined. The present experiments were designed to check kinetic parameters of 5-HT turnover in rat hypothalamus and remainder brain areas before and after stress and to test whether using various different pharmacologic approaches to stimulate or eliminate the control serotonergic system have any consistent effect on the stress-induced activation of HPA system. Steady state brain serotonin and 5-HIAA concentrations during 1 min ether stress were significantly elevated without significant rise in the levels of plasma corticosterone, which highly increased 2 minutes after stress. This suggests that the increase in serotonergic neuron activity precede that in HPA activity. Furthermore, during 1 ruin-ether stress or 30 min immobilization stress there is a marked increase in hypothalamic and remainder brain serotonin (5-HT) turnover or synthesis rates assessed by both the pargline/5-HT method and pargyline/5-HIAA method. The stress-induced corticosterone levels were increased by serotonin precursors and serotonin agonist in a dose-related fashion. The stress- induced corticosterone levels were highly elevated by L-tryptophan (100 mg/kg) and Potentiated by monoamine oxidase inhibitor, pargyline or serotonin agonist, 5-MeoDMT. The stress-induced elevation of corticosterone and 5-HT levels in rat brain were not significantly decreased by the administration of 5-HT synthesis inhibitor, PCPA and 5-HT neurotoxin, 5,7-DHT. However, the stress-induced elevation of corticosterone and 5-HT levels were decreased by the destruction of midline raphe nuclei. There was a strong positive correlation between plasma corticosterone and 5-HT concentrations changed by drugs which mainly manipulating 5-HT system in the hyhothalamus and in the remainder of the brain. In conclusion, our present data stongly suggest that 5-HT is an important key neurotransmitter involved in the stress-induced activation of the HPA system.

뇌내 여러 신경전달물질계가 시상하부-뇌하수체-부신계(HPA)를 복잡하게 조절하고 있다는 증거가 많이 나오고 있다. 그 중에서도 5-HT(Serotonin)계의 stress시의 역할에 대해서는 많은 연구가 있어왔으나 아직 논란이 많이 제기되고 있다. 따라서 저자는 5-HT가 stress시 HPA axis를 조절하는데 필수적인 역할을 하는가를 말아보기 위해서 1) Stress전후에 5-HT의 steady state농도와 5-HT의 교체율(turnover rate) 및 합성율(synthesis rate)을 측정해 보았으며 2) 비교적 5-HT계에 특이하게 작용하는 여러 약물들을 주사한 후에 stress 반응을 측정해 보았다. 1) 1분간 ether stress 가한 직후에 시상하부와 다른 뇌부위에서의 5-HT와 5-HIAA농도는 즉각적으로 의미있게 상승하였으나 혈장 corticosterone농도는 즉각상승을 보이지 않다가 2분후에 상승을 보였다. 2) Stress(30분 immobilization & 1분 ether stress)가한 백서에서는 시상하부와 다른 뇌부위에서 5-HT합성을 혹은 교체율이 2배-4배까지 상승하였다. 3) 5-HT합성 전구물질(L-tryptophan)과 수용체 자극제 (5-MeODMT)를 투여하였을 때는 투여용량에 비례해서 혈장 corticosterone함량이 상승하였다. 4) L-tryptophan과 MAO억제제 (pargyline) 혹은 L-tryptophan과 5-MeODMT의 병합 투여로 stress시 혈장 corticosterone의 상승이 더 높게 나타났다. 5) 5-HT 합성억제제(PCPA), 5-HT 신경독약(5,7-DHT)을 투여하고 stress를 가하였을 때는 시상하부와 다른 뇌 부위에서 5-HT의 하강이 별로 나타나지 않았으며, 동시에 혈장 corticosterone의 하강도 의미있게 나타나지 않았다. 그러나 midline raphe핵을 파괴하였을 때는 5-HT와 corticosterone의 하강이 나타났다. 6) 비교적 특이하게 serotonin제에 작용하는 여러 약물들을 투여한 후에 나타나는 5-T와 혈장 corticosterone함량 사이에는 상당히 높은 양의 상관관계계가 있었다(r>0.81). 이상의 결과를 종합해 볼때 serotonin(5-HT)은 시상하부-뇌하수체-부신계의 스트레스반응조절에 중요한 자극적 역할을 하리라고 생각된다.