Na+-Ca++ 교환이 흰쥐 심방 수축운동에 미치는 영향

Abstract

[한글]심근 수축운동은 심근 세포내의 유리 Ca**++ troponin C와 결합하므로 유발된다. 그러

므로 심근 세포내의 유리 Ca**++ 농도 형성에 관여하는 모든 기전 즉, 칼슘 퉁로, 칼슘 p

ump, 근 소포체, Na**+ -Ca**++ 교환등은 각각 유리 칼슘 농도를 증가 혹은 감소시켜서

결국 심근 수축 운동에 영향을 미치게 된다. 한편, Na**+ -Ca**++ 교환의 경우에는 Na**+

이온의 이동 방향에 따라 심근 수축 운동은 항진 또는 억제된다. 즉 Na**+ 이온이 세포

밖으로 나가면 Ca**++ 을 유입시켜 심근 수축운동을 촉발하거나 진폭을 증진시키게 되고,

Na**+ 이온이 세포내로 들어오면 Ca**++ 을 유출시켜 심근을 이완시키거나 진폭을 감소

시키게 된다. 그러나 세포내 Na**+ 농도가 세포외액보다는 항상낮으므로 과연 Na**+ 이온

이 세포밖으로 유출되며 이에 따라 Ca**++이 유입되는 형태가 존재할 수 있는가 하는 사

실에 대해서는 회의가 지배적인 실정이다. 아울러 Na**+ -Ca**++ 교환은 그 캄슘 운반 능

력이 다른 어떤 기전보다도 크므로 심근 수축 운동에 지대한 영향을 미칠 수 있는 가능성

을 가지고 있으나, 아직 운반체 규명이나, 이로 인한 전류의 이동 규명이 완전히 이루어

지지 못하여서 이의 생리학적 역할도 단편적으로만 언급되고 있는 실정이다. 그러므로.

본 실험에서는 휜쥐좌심방 절편 표본을 이용하여 Na**+ -Ca**++ 교환에 의한 Ca**++ 유입

의 가능성을 검토하고, 이때 유입된 Ca**++ 의 세포내에서의 작용 과정을 근 소포체에 치

중하여 규명하므로써, 심근 수축 운동 유발 기전으로서의 Na**+ -Ca**++ 교환의 역할을

추구하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 흰쥐 좌심방은 전기장 자극 빈도를 갑자기 저하시킬 때, 수축장력이 급격히 중가한

후 이어서 급격히 감소한 다음 일정 수축 장력을 유지하는 3단계 변화를 나타내었다.

2. Monensin 처치 또는 영양액내 Na**+ 제거는 자극 빈도 저하에 따른 수축장력 중가를

더욱 항진시켰으며, 제 2단계의 급격한 감소가 소실되었다.

3. 자극 빈도 저하시 캄슘의 세포내 유입은 증가되며, 영양액내 Na**+ 제거나 monensin

전처치시에는 캄슘의 세포내 유입 증가를 더욱 항진시켰다.

4. Caffeine 및 ryanodine은 자극 빈도 저하나 이에 대한 monensin투여, Na**+ 제거에

의한 수축력 항진 효과를 선택적으로 모두 봉쇄하였다.

5. Ryanodine 처치로 봉쇄된 수축운동도 caffeine 첨가시에는 재개되었다.

6. 영양액내 Ca**++ 을 제거시에도 monensin은 자극 빈도 저하에 따른 수축장력 증가를

항진시키나, 그 정도는 사전에 Ca**++ 을 축적시킨 경우보다 적었다.

7. Na**+ 제거는 ryanodine 전처치시 긴장성 수축을 유발하였다.

이상의 결과로 보아 Na**+ -Ca**++ 교환에 의한 심근 수축력 항진은 Ca**++ 이 유입되

어, 근 소포체의 칼슘 저장 및 유리 기능을 촉진함으로써 나타난다고 생각한다.

[영문]

Myocardial contraction is triggered by binding of free calcium ion to troponin C.

So, all the mechanisms such as calcium channel, calcium pump, sarcoplasmic

reticulum, Na**+ -Ca**++ exchange, which increase or decrease the concentration of

free calcium ion, can enhance or suppress the myocardial contraction. In case of

Na**+ -Ca**++ exchange, it is able to induce either calcium efflux or influx as the

Na**+ ions move into the myocardial cell or out of the cell, respectively. However,

the reverse mode Na**+ -Ca**++ exchange, which means calcium influx with sodium

efflux, is not generally accepted because the intracellular sodium cencentration is

always lower than that of extracellular fluid. Although the calcium carrying

capacity of Na**+-Ca**++ exchange is larger than any other mechanisms, its carrier

or even the electrical current through Na**+ -Ca**++ exchange is not clearly

identified.

The physiological role of Na**+- Ca**++ exchange is only partly considered until

date. Therefore, the present study was performed to clarify the role of Na**+

-Ca**++ exchange as an enhancer of myocardial contraction by examining the calcium

influx through Na**+ -Ca**++ exchange. And the relationship between those calcium

irons moved through Na**+ -Ca**++ exchange and calcium release from the

sarcoplasmic reticulum was also studied. The results were as follows;

1. As the frequency of electrical field stimulation was rapidly decreased, the

contraction of rat left atria elicited typical three-phased responses, i.e., the

initial rapid and transient increase, the second rapid and transient decrease, and

the third plateau phase.

2. Monensin treatment or Na**+ depletion enhanced the frequency decrease-induced

increase in contractility and the second rapid and transient decrease was abolished

3. Decrease in stimulation frequency caused increase in myocardial 5

minute-calcium uptake, which was further enhanced by monensin treatment or Na**+

depletion.

4. Caffeine or ryanodine pretreatment completely abolished the increase in atrial

contraction induced by frequency decrease, monensin treatment or Na**+ depletion.

5. Caffeine treatment reactivated the atrial contraction which was abolished by

ryanodine pretreatment.

6. In Ca**++ depleted buffer, monensin treatment also enhanced the frequency

decrease-induced increase in contraction, but the potency was less than Ca**++

preloading.

7. Na**+ depletion elicited tonic contraction in the presence of ryanodine.

These results indicate that the Positive inotropy by Na**+ -Ca**++ exchange is

induced by Ca**++ in-flux, which increases the uptake and the release of Ca**++ by

sarcoplasmic reticulum.