Streptomycin의 항 calcium작용에 관한 연구

Abstract

[한글]

심장근이나 골격근에서 흥분-수축작용(excitation-contraction coupling)에 Ca**++ 이 필수적인 역할을 한다는 것이 알려진 이래 그 작용기전을 밝히기 위해 많은 사람들이 여러가지 생체막을 대상으로 또는 여러가지 약물을 이용하여 연구해 왔으나 아직도 많은 문제점을 가지고 있다.

이와 같은 목적으로 이용된 약물중 세포막에서 Ca**++ 이동을 상경적으로 억제하는 약물로는 verapamil, D-600 (Kohlhardt 등, 1967), kanamycin (Hong, 1973), kanendomycin(김, 1974), prenylamine lactate (강및이, 1975) 등이 있다. 특히 Lee등 (1976)은 kanamycin이 심근세포막을 비롯한 몇가지 생체막에서 Ca**++ antagonist로 작용한다고 보고한 바 있다. 따라서 저자는 kanamycin과 작용기전이 유사한 항생제인 streptomycin이 심근세포막, sarcoplasmic reticulum, mitochondria 및 actomyosin등에서 Ca**++ antagonist로 작용하는지 규명코져 본 실험에 착수하였다.

먼저 적출된 가토 심근에서 Hajdu (1969) 방법으로 자극빈도를 달리할 때 나타나는 장력변화. 즉 Bowditch 및 Woodworth Staircase현상을 관찰하였으며 이에 미치는 streptomycin의 영향을 조사 하였다.

다음 mitochondria 및 sarcoplasmic reticulum에 의한 Ca**++ uptake에 미치는 streptomycin의 영향을 조사하였는데, mitochondria는 Hogeboom (1955)의 방법에 의하여 쥐간으로부터, 그리고 sarcoplasmic reticulum은 토끼 배근으로부터 Fietn 및 Peter (1971) 방법으로 각각 분리하였다.

또 Dodge 등 (1963)의 방법에 의하여 사람 혈액으로 부터 적혈구파 절편을 분리하여 incubation용액의 Ca**++ 결합량을 측정하고 이에 미치는 streptomycin의 영향을 관찰하였다.

마지막으로 Levy 및 Fleisher (1965) 방법으로 actomyosin을 분리한 후 actomyosin의 superprecipitation에 미치는 streptomycin의 영향을 관찰하였다.

이상과 같은 실험을 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. Streptomycin은 가토심근의 Bowditch 및 Woolworth staircase 현상을 모두 억제하였다.

2. Streptomycin은 적혈구막 절편에 의한 Ca**++ 결합을 상경적으로 억제하였다.

3. Streptomycin은 sarcoplasmic reticulum 및 mitochondria에 의한 **45Ca uptake를 억제하였다.

4. Streptomycin은 가토골격근에서 분리한 actomyosin의 superprecipitation 및 Ca**++ -activated ATPase의 활성도를 감소 시켰다.

이상의 성적으로 미루어 보아 streptomycin은 생체조직에서 Ca**++ antagonist로 작용하는 것으로 사료된다.

[영문]

Since calcium ion has been proved to play an essential role in the excitation-contraction coupling of muscle, numerous studies have been conducted to elucidate the nature of calcium action in a variety of biological preparations.

It has been documented that various drugs buck as kanamycin (Hong, 1973), kanendomycin(Kim, 1974), prenylamine lactate (Kang and Lee, 1977), verapamil and D-600 (Kohlhardt et al,1971) inhibit calcium transport in a variety of biological membranes. Recent studies of Lee et al.(1976) have further demonstrated that

kanamycin, an aminoglycoside, antagonizes calcium actions in various tissue preparations. Whether streptomycin, another aminoglycoside antibiotic, has a similar calcium antagonistic effect is not known.

Ⅰ therefore investigated in the present studies effects of streptomycin on the calcium trantport and calcium-requiring cellular activities in various tissue and subcellular preparations, such as cardiac cell membrane, sarcoplaemic reticulum, mitochondria, actomyosin and red blood cell membrane.

In the first series of experiments, isometric contraction of cardiac muscle isolated from a rabbit was measured and the influence of streptomycin on the Bowditch and Woodworth staircase phenomena was examined.

In the next series of experiments, effects of streptomycin on the transport of calcium into mitochondria and sarcoplasmic reticulum isolated from rat liver and rabbit skeletal muscle(Hogeboom, 1955: Fiehn and Peter, 1971) were investigated.

In another series of experiments, effect of streptomycin on the calcium binding to human red blood cell membrane fragments, prepared by the method of Dodge et al.(1963) was determined.

In the last series of experiments, superprecipitation of actomyosin preparation (Levy and Fleisher,1965) and its modification by streptomycin were studied.

Results anti conclusions:

1. In isolated cardiac muscle, streptomycin inhibited both Bowditch and Woodworth staircase phenomena.

2. Calcium binding to the red blood cell fragments was competitively inhibited by streptomycin.

3. The rate of calcium uptake into sarcoplasmic reticulum and mitochondria was retarded in streptomycin treated preparations.

4. Sterptomycin inhibited superprecipitation and the activity of Ca**++ activated adenosine-triphosp-hatase (Ca**++ -activated ATPase) in actomyosin preparations.

These results strongly suggest that streptomycin acts as a calcium antagonist in the biological system.