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흰쥐이하선 선세포에서 Potassium efflux와 관련된 calcium 동원계

Title
 흰쥐이하선 선세포에서 Potassium efflux와 관련된 calcium 동원계
Other Titles
 Calcium mobilization responsible for potassium efflux in rat parotid acini
Issue Date
1992
Publisher
 연세대학교 대학원
Description
치의학과/석사
Abstract
[한글] 세포내 calcium (Ca**2+ )은 타액선 세포막에 존재하는 무스카린성 및 substance P성 수용체 자극으로 증가되며 이는 타액분비를 야기시키는 중요한 제이전령물질이다. 세포내 Ca**2+ 증가에 관여하는 동원계는 1) inositol 1, 4, 5-trisphosphate (IP^^3 )에 의하여 세포내 Ca**2+ 저장고로부터 Ca**2+ 을 유리시키는 경로와 2) 세포외부에 존재하는 Ca**2+ 이 내부로 유입되는경로로 구별된다. 최근에는 IP^^3 과 무관한 IP^^3 -insensitive Ca**2+ pool이 세포내 Ca**2+ 농도를 직접적으로 조절할 뿐만 아니라, 자극의 종류 및 이들 자극간의 상호작용 등이 세포내 Ca**2+ 조절에 복잡하게 연관되어 있을 가능성이 제시되고 있어, 이하선 선세포에서의 세포내 Ca**2+ 동원계에 관한 연구를 시행하였다. 흰쥐 (Sprague Dawley)의 이하선을 분리한 후 미세 조직절편을 만들었다. 이하선 조직절편을 perifusion chamber에 넣고 Krebs-Ringer bicarbonate (KRB) 용액을 관류시키면서 1) carbachol (Cch) 및 substance P (Sub-P)에 의한 K**+ -efflux의 변화, 2) protein k inase C(PKC) inhibitor인 staurosporine이 Cch에 의한 K**+ -efflux에 미치는 영향, 3) 세포외부Ca**2+ 이 Cch 및 Sub-P에 의한 K**+ -efflux에 미치는 영향, 그리고 4) caffeine 투여 결과, Cch 및 Sub-P에 의한 K**+ -efflux의 변화 등을 K**+ -sensitive 유리전극 으로 측정하였다. 이와같이 측정된 K**+ -efflux는 세포내 Ca**2+ 변화로 간주하였고 이를 비교 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Cch 10**-5 M 및 Sub-P 10**-6 M은 초기에 이하선 조직절편으로 부터 K**+ -efflux를 급격히 증가시켰고 이 후 시간이 경과함에 따라 서서히 감소하는 biphasic한 양상 (초기, 후기)을 보였는데, 이하선 조직절편을 Sub-P로 자극한 경우 후기 K**+ -efflux는 Cch의 경우보다 빠르게 떨어졌다. 그러나 세포외 Ca**2+ 을 제거한 경우 Cch 및 Sub-P에 의한 후기 K**+ -efflux는 Ca**2+ 이 있을 때에 비하여 급격히 감소하였을 뿐만 아니라 K**+ -efflux의 최대치도 줄어들었다. 2. Ca**2+ 이 없는 조건에서 이하선 조직절편을 Cch로 반복 자극한 경우, Cch에 의한 K**+ -efflux가 급격히 감소하여 곧 사라졌으나 이 후 Cch을 처치한 상태에서 관류액에 Ca**2+ 을 첨가한 결과, 첫번째 Cch투여 때 나타난 정도의 K**+ -efflux의 증가가 다시 관찰되었다. 3. PKC 억제제인 staurosporine(10**-6 M)은 Cch에 의한 K**+ -efflux에 영향을 미치지 않았다. 4. Caffeine (10 mM)은 그 자체만으로 이하선 조직절편으로 부터의 K**+ -efflux를 증가시켰고, Caffeine에 의한 K**+ -efflux의 최대치가 세포외부의 Ca**2+ 유무와 관계없이 동일하였으나 외부 Ca**2+ 이 존재할 때 후기 K**+ -efflux가 오래 지속되었다. 5. Caffeine을 전처치하고 Cch 및 Sub-P를 투여하였을 때 Cch에 의한 K**+ -efflux는 세포 외부의 Ca**2+ 유무와 관계없이 억제되었으나 Sub-P에 의한 K**+ -efflux에는 영향을 미치지 않았다. 6. Cch 및 Sub-P를 caffeine과 동시에 투여하면 K**+ -efflux가 급격히 증가한 후 감소하는데, 이 때 caffeine을 제거하면 Cch을 처치한 경우 K**+ -efflux가 다시 증가하고 caffeine을 다시 투여했을 때 K**+ -efflux가 빠르게 감소한 반면에 Sub-P를 처치한 경우 caffeine을 제거해도 다시 증가하지 않았으며 오히려 caffeine을 투여했을 때 약간 증가하였다. 이상의 실험결과로 미루어 보아 Cch 및 Sub-P에 의한 K**+ -efflux의 증가는 IP^^3 및 외부로부터의 Ca**2+ 유입에 의하여 야기되지만, Sub-P는 Cch과는 다른과정에 의하여 세포내 Ca**2+ 을 조절하는 것으로 보이며, Ca**2+ 유입과정은 세포내부의 Ca**2+ 저장상태와 밀접하게 연계되어있는 것으로 생각된다. 아울러 caffeine은 이하선 선세포에서 세포내 caffeine 의존적 Ca**2+ 저장고로 부터 Ca**2+ 을 유리하여 K**2+ -efflux를 증가시키고 IP^^3 의존적 Ca**2+ 저장고의 IP^^3 수용체를 가역적으로 억제하는 것으로 사료되나, caffeine에 의한 Ca**2+ 유리와 외부로 부터의 Ca**2+ 유입간의 상호 관계는 앞으로 추구하여야 할 과제로 평가된다.
[영문] On stimulating receptors (muscarinic. substance P) in plasma membrane of the salivary gland, the elevation of cytosolic calcium (Ca**2+ ) evokes the salivary secretion. There are two basic mechanisms of Ca**2+ mobilization by which the cell increase its cytosolic free calcium : 1) via Ca**2+ release triggered by inositol 1, 4, 5-trisphosphate (IP^^3 ), and 2) via entry of extracellular Ca**2+ . In addition, there are several possibilities which intracellular Ca**2+ concentration may be modulated by the IP^^3 -insensitive Ca**2+ pool (IICP) and intracellular Ca**2+ mobilization might be sophisticately intercommunicated with types of agonists and the interaction between agonists. This study was aimed at characterizing the Ca**2+ mobilization system in response to carbachol (Cch) and substance P (Sub-P) on rat parotid acini. Rat (Sprague Dawley) carotid gland was dissected out and minced the tissue with scissor. the minced tissue was placed in the perifusion chamber attached the K**+ -sensitive glass electrode (Orion Research), followed by perfusing the parotid acini with the Krebs-Ringer bicarbonate solution by the peristaltic pump. In order to stimulate the parotid acini, Cch and Sub-P were administrated with KRB solution. Also, K**+ -efflux from parotid acini was measured and analyzed in terms of the intracellular Ca**2+ concentration. 1. Cch (10**-5 M) and Sub-P (10**-6 M) increased the K**+ -efflux of initial phase from rat parotid acini and then Cch and Sub-P induced K**+ -efflux were slowly reduced, indicating the typical biphasic pattern of K**+ -efflux. On the other hand, if the parotid acini was stimulated by the Sub-p, K**+ -efflux induced by Sub-P was quickly decreased. However, in the absence of Ca**2+ , Cch and Sub-P-induced K**+ -efflux was not only decreased rapidly but also reduced the peak values of K**+ -efflux. 2. In the case of that the parotid acini was repeatedly stimulated in the absence of Ca**2+ , Cch-induced K**+ -efflux was dramatically reduced and almost disappeared. In contrast, in the presence of Cch, the addition of Ca**2+ caused the initial magnitude of K**+ -efflux. 3. Staurosporine (10**-6 M), inhibitor of PKC, did not affect the Cch-induced K**+ -efflux. 4. 10 mM caffeine raised the K**+ -efflux from the parotid acini, and the peak height of the caffeine-induced K**+ -efflux was similar regardless of the presence and absence of Ca**2+ . But the level of K**+-efflux was sustained higher in the presence of Ca**2+ . 5. When the parotid acini wag stipulated in the condition of pretreatment of caffeine, Cch-induced K**+ -efflux was inhibited in the presence or absence of Ca**2+ while Sub-P-induced K**+ -efflux was not changed. 6. If Cch or Sub-P was administrated with caffeine, Cch-induced K**+ -efflux was increased, and then decreased to resting level, The removal of caffeine in the sustained phase resulted in the successive peak of K**+ -efflux, while not in the case of Sub-P, increasing the K**+ -efflux in the absence of caffeine. Taken all together, Cch and Sub-P-induced K**+ -efflux seem to be caused by Ca**2+ entry and the cytosolic Ca**2+ released from internal Ca**2+ store. However, the regulation of Ca**2+ mobilization of Sub-P might be different from that of Cch. Furthermore, the process of Ca**2+ entry may be closely associated with the filling state of internal Ca**2+ store. In addition, caffeine seems to release Ca**2+ from the caffeine-sensitive Ca**2+ pool in the manner of Ca**2+-induced Ca**2+ release, resulting in K**+ -efflux and inhibit IP^^3 receptor reversibly. However, the interrelation between Ca**2+ entry and internal Ca**2+ store in terms of Ca**2+ mobilization, should be remained to be solved.
URI
http://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/116028
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2. 학위논문 > 2. College of Dentistry (치과대학) > 석사
Yonsei Authors
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