Na⁺ 및 K⁺에 의한 심장근 Mitochondria에서의 Ca⁺⁺ 유리작용

The Calcium Release from Cardiac Mitochondria by Sodium and Potassium

가토 심실근에서 추출한 mitochondria에서 Na⁺ 및 K⁺이온에 의한 Ca⁺⁺ 유리작용을 관찰하였다. 반응액에 첨가한 1-3mM의 소량 Na⁺은 mitochondria막에 미리 결합되어있던 Ca⁺⁺을 현저히 유리시켰으며, K⁺은 단독으로는 Ca⁺⁺ 유리를 유도하지 않았으나 Na⁺에 의한 Ca⁺⁺ 유리에 대하여는 Na⁺/K⁺비에 따라 그것이 클수록 Ca⁺⁺ 유리를 증가시켰다. 간 및 신장 mitochondria에서도 Na⁺에 의하 Ca⁺⁺ 유리현상을 보였으나 심근mitochondria에 비하여 Na⁺에 대한 감수성이 훨씬 미약하여 약 1/10 ~ 1/5에 지나지 않았다. 이와같은 mitochondria의 Ca⁺⁺ 유리현상은 비교적 Na⁺에 특이한 작용이었으며 다른 일가양이온중에서는 =Li⁺에 의해서만 어느 정도 보였다. 부전심근 mitochondria에서의 Na⁺에 의한 Ca⁺⁺유리는 정상심근 mitochondria에서와 같았으며 이때 digitalis 강심배당체가 직접적으로는 별 영향을 미치지 않았다. 이상에서 심근의 경우 mitochondria는 세포내 Ca⁺⁺을 조절할 수 있는 기구로서 심근수축의 E-C coupling과정에서 세포막의 전기적 흥분현상과 결부하여 Ca⁺⁺을 유리할 수 있을 것으로 추정하였으며, 한편 digitalis배당체의 강심작용기전에 있어서는 digitalis 배당체에 의한 세포막의 Na⁺, K⁺-ATPase 억제결과 초래될 수 있는 세포내의 Na⁺ 증가 및(또는) K⁺감소가 간접적으로 mitochondria에서부터 Ca⁺⁺ 유리를 증가하여 E-C coupling 과정을 촉진할 수 있을 것을 사료하였다.

The Na⁺-and K⁺-induced Ca⁺⁺ release was measured isotopically by Milipore filter technique in mitochondria isolated from rabbit ventricles. The release of Ca⁺⁺ from mitochondria could be induced by 1-3 mM of Na⁺ added in incubating medium under the presence of 0.5mM EGTA to prevent the released Ca⁺⁺ from rebinding with mitochondrial membrane. The amount of Ca⁺⁺ released was increased by increasing the concentration of Na⁺ added. 100mM K⁺, in itself, did not induce the Ca⁺⁺ release from cardiac mitochondria, the Na⁺-induced Ca⁺⁺ release, however, was potentiated by the presence of K⁺. The potentiation of Na⁺-induced Ca⁺⁺ release by K⁺ was proportional to the Na⁺/K⁺ ratio presented in the incubating medium. Among the monovalent cations other than Na⁺, the release of Ca⁺⁺ from cardiac mitochondria was shared only by =Li⁺. The Na⁺-induced Ca⁺⁺ release could be also observed in the mitochondria isolated from liver and kidney. However, the Na⁺ sensitivity was somewhat lower in liver and kidney mitochondria than in heart mitochondria. The release of Ca⁺⁺ induced by Na⁺ in the mitochondria isolated from the experimentally produced failured heart was not different from that in the normal heart mitochondria, and was not directly modified by 10^-6 ~ 10^-5 M of Ouabain. From the experiments, it was suggested that the Ca⁺⁺ released from mitochondria by Na⁺ could be used in excitation-contraction coupling process to initiate the contraction of the cardiac myofibrils. Futhermore, it appeared that the phenomenon of Ca⁺⁺ release from cardiac mitochondria by Na⁺ and K⁺ might be related to the inotropic effect of digitalis glycoside which could bring about the increase of Na⁺ or the reduction of K⁺ intracellulary through the inhibition of Na⁺, K⁺-ATPase.