Rola błonowych receptorów melatoniny w zależnym od melatoniny uwalnianiu oksytocyny z układu podwzgórze-część nerwowa przysadki szczura — badania in vitro oraz in vivo

Introduction: Melatonin exerts its biological role acting mainly via G protein-coupled membrane MT1 and MT2 receptors. To determine whether a response of oxytocinergic neurons to different concentrations of melatonin is mediated through membrane MT1 and/or MT2 receptors, the effect of melatonin receptors antagonists, i.e. luzindole (a non-selective antagonist of both MT1 and MT2 receptors) and 4-phenyl-2-propionamidotetralin (4-P-PDOT — a selective antagonist of MT2 receptor), on melatonin-dependent oxytocin (OT) secretion from the rat hypothalamo-neurohypophysial (H-N) system, has been studied both in vitro and in vivo. Material and methods: For in vitro experiment, male rats served as donors of the H-N explants, which were placed in 1 ml of normal Krebs-Ringer fluid (nKRF) heated to 37oC. The H-N explants were incubated successively in nKRF {fluid B1} and incubation fluid as B1 enriched with appropriate concentration of melatonin, i.e. 10–9 M, 10–7 M, or 10–3 M and luzindole or 4-P-PDOT, or their vehicles (0.1% ethanol or DMSO) {fluid B2}. After 20 minutes of incubation in fluid B1 and then B2, the media were collected and immediately frozen before OT estimation by the RIA. The OT secretion was determined by using the B2/B1 ratio for each H-N explant. During in vivo experiment, rats were given an intracerebroventricular (i.c.v.) infusion of 5 mL luzindole or 4-P-PDOT, or their solvent (0.1% DMSO) and 10 minutes later the next i.c.v. infusion of 5 mL of either melatonin solution (10–7 M) or its vehicle (0.1 % ethanol in 0.9% sodium chloride). Results: Melatonin at a concentration of 10-3 M significantly stimulated, while at a concentration of 10–9 M had no effect on, oxytocin secretion from the rat H-N system in vitro, also when luzindole or 4-P-PDOT was present in a medium. On the other hand, melatonin at a concentration of 10–7 M diminished this neurohormone output from an isolated H-N system and into the blood. Luzindole significantly suppressed such melatonin action, while 4-P-PDOT did not change the inhibitory influence of 10–7 M melatonin on oxytocin release, both in vitro and in vivo. Conclusions: The present study demonstrates that an inhibitory effect of 10–7 M melatonin on oxytocin secretion from the rat H-N system is mediated through a subtype MT1 membrane receptor and its action is independent of subtype MT2 receptor. However, for the stimulatory effect of pharmacological concentration (10–3 M) of the pineal hormone on oxytocin release, probably mechanisms other than membrane MT1/MT2 receptor(s)-dependent are involved. (Endokrynol Pol 2016; 67 (5): 507–514) Wstęp: Melatonina wywiera biologiczny efekt, działając głównie za pośrednictwem związanych z białkami G błonowych receptorów MT1 oraz MT2. Aby określić czy w odpowiedzi neuronów oksytocynergicznych na różne stężenia melatoniny uczestniczą błonowe receptory MT1 i/lub MT2, wpływ antagonistów, tj. luzindolu (nieselektywnego antagonisty obydwu receptorów MT1 i MT2) oraz 4-P-PDOT (selektywnego antagonisty receptora MT2), na zależne od melatoniny uwalnianie oksytocyny (OT) z układu podwzgórze–część nerwowa przysadki (H-N) szczura, badano zarówno in vitro, jak i in vivo. Materiał i metody: Po wyosobnieniu z mózgu, układ H-N umieszczano w probówkach zawierających 1 ml płynu Krebsa-Ringera (K-R) ogrzanego do temperatury 37oC. Po okresie równoważenia do probówek dodawano normalny płyn K-R {płyn B1}, a następnie płyn B1 zawierający dodatkowo rozpuszczalnik melatoniny (0,1% etanol) lub jej roztwór w odpowiednim stężeniu, tj. 10–9 M, 10–7 M lub 10–3 M i/lub luzindol, lub 4-P-PDOT, bądź ich rozpuszczalnik (0,1% DMSO) {płyn B2}. Po inkubacji układu H-N w każdym z roztworów (B1 i B2) przez 20 min, płyn inkubacyjny pobierano i natychmiast zamrażano do czasu oznaczenia w zebranych próbkach zawartości OT metodą RIA. Stopień uwalniania OT z układu H-N in vitro wyrażano jako stosunek B2/B1. Podczas eksperymentu in vivo, szczurom infundowano do komory bocznej mózgu (i.c.v.) 5 ml roztworu luzindolu lub 4-P-PDOT bądź ich rozpuszczalnika (DMSO); 10 min później, również i.c.v., wykonano iniekcję 5 ml roztworu melatoniny (w stężeniu 10–7 M) lub jej rozpuszczalnika (0,1% etanol w 0,9% NaCl). Wyniki: Wykazano, że melatonina w stężeniu 10–3 M istotnie nasila, natomiast w stężeniu 10–9 M pozostaje bez wpływu na wydzielanie OT z układu H-N in vitro, zarówno w obecności luzindolu, jak i 4-P-PDOT w medium inkubacyjnym. Natomiast, w stężeniu 10–7 M melatonina istotnie ogranicza wydzielanie oksytocyny, zarówno in vitro, jak i in vivo. Luzindol znosi hamujący wpływ melatoniny na wyrzut oksytocyny do płynu inkubacyjnego oraz do osocza krwi, natomiast 4-P-PDOT nie zmienia jej uwalniania hamowanego stosowaniem 10–7 M melatoniny. Wnioski: Wyniki tych badań sugerują, że melatonina, w stężeniu 10–7 M hamuje wydzielanie oksytocyny z układu H-N szczura przy udziale błonowego receptora MT1 i to działanie hormonu jest raczej niezależne od receptora MT2. Pobudzający wpływ farmakologicznych (10–3 M) stężeń melatoniny na wyrzut oksytocyny do płynu inkubacyjnego z układu H-N zachodzi, najprawdopodobniej, przy udziale mechanizmów niezależnych od błonowych receptorów MT1 i/lub MT2. (Endokrynol Pol 2016; 67 (5): 507–514)