신경전달 물질 serotonin(5-hydroxytryptamine, 5-HT)은 중추 및 말초에서 신경내분비 및 자율신경계 활성을 조절하는 것으로 알려져 왔다. 그러나 신경중추에서 5-HT의 정확한 작용부위 및 기전은 분명하지 않다. 이러한 관점에서 신경내분비 및 자율신경계 활성 조절의 주요 통합 부위로 작용하는 시상하부 뇌실옆핵에서 5-HT의 생리작용에 관한 연구가 진행되어 왔다. 뇌실옆핵은 호르몬 분비에 연관된 magnocellular 및 parvocellular neuron과 자율신경중추에 작용하는 세포들로 이루어져 있어서, 5-HT의 생리작용은 이들 세포의 활성을 조절하여 발현되는 것으로 생각되어진다. 그러나 PVN의 특정 세포군에 5-HT이 작용하는가의 여부나 이들 세포에서 5-HT의 작용기전에 관하여는 알려진 바가 거의 없다. PVN은 교감신경 및 부교감 신경 활성을 조절하는 척수 및 연수 부위에 투사하여 고유한 해부학적 및 기능적 특성을 가지는 세포군을 포함하고 있다. 본 연구에서는 SD랫드의 대뇌절편을 이용하여 척수에 투사하는 뇌실옆핵 신경세포에서 억제성 신경연접전류 및 신경활성에 미치는 5-HT의 작용을 조사하였다.
척수에 투사하는 뇌실옆핵 신경세포는 흉추 부위에 주입한 형광염료(DiI, 1,1'-dioctadecyl-3,3,3',3'-tetramethylindocasbocyane)가 발색되는 신경세포로 확인하였다. 척수로 투사하는 PVN 신경세포들은 전기생리학적인 특성에 의하여 대부분 type Ⅱ로 구분되었다. 따라서 본 연구에서는 척수로 투사하는 type Ⅱ 세포군을 대상으로 5-HT의 작용을 조사하였다.
척수로 투사하는 신경세포를 대상으로 막전압 고정기법을 통하여 20 μM bicuculline에 의하여 완전히 억제되는 자발적인 억제성 신경연접후 전류(sIPSC)를 기록하였다. 관류액에 첨가된 5-HT(0.01-10μM)는 농도의 존적으로 sIPSC의 발생빈도를 감소시켰다. 5-HT에 의한 세포의 sIPSC 억제 효과는 CNQX(6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione, 20 μM))의 전 처치에 의하여 영향 받지 않았다. 아울러 5-HT1A 수용체의 선택적인 효현제 8-OH-DPAT(8-hydroxy-2(di-n-propylamino)tetralin)의 처치에서도 sIPSC의 억제효과가 관찰되었다.
척수로 투사하는 뇌실옆핵 신경세포에서 막전류고정기법을 통하여 기록한 막전압에 대하여, 5-HT(10 μM)은 이들 세포의 안정막 전압에 큰 변화없이 활동전압의 발생빈도를 증가시켰다. 이들 세포에서 관찰된 8-OH-DPAT에 의한 활동전압 발생 빈도 증가에서도 안정막 전압에는 큰 차이가 없었다.
5-HT은 생리·병태학적 조건에서 심장 박동 및 혈압 조절을 포함한 자율신경 활성 조절에 관여하는 중요한 신경전달물질의 하나이다. 본 논문에서는 자율신경 활성 조절의 통합부위로 기능하는 시상하부 뇌실옆핵에서 5-HT 작용을 매개하는 세포 기전에 관한 새로운 결과를 제시하였다. 본 논문의 결과를 통하여 5-HT은 척수로 투사하는 뇌실옆핵 신경세포의 GABA 연접을 억제하며, 이를 통하여 세포의 활성을 조절할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 척수로 투사하는 뇌실옆핵 신경세포에 5-HT-GABA 상호작용이 존재하며, 중추에서 5-HT이 매개하는 자율신경 활성 조절에서 이러한 상호작용이 중요한 세포 기작으로 작용하고 있음을 시사하였다.