가토의 동방결절에서 pacemaker potential 동안의 세포내 Na+ 및 Ca2+ 농도의 변화

Abstract

[한글]

동방결절에서 pacemaker activity의 기전에 관해서는 이에 관계되는 이온전류들에 대해 많은 문헌들이 보고되고 있으나 아직 확실한 정설이 없는 실정이다 (Brown, 1882: Noble, 1884: Irisawa, 1887). 최근어는 Na**+ - Ca**2+ 교환이동 기전에 의한 이온 전류등 background currents가 pacemaker activiy 에 중요게 작용할 것이라는 보고가 많다 (Giles 등, 1886: Irisawa, 1987).이에 본 연구는 토기 동방결절의 Pacemaker activity에서 외부 Na**+ 농도와 Ca**2+ 농도의 변화에 따른 세포내 Na**+ 농도를 Na**+ - selective microelectrode를 이용하여 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1)토끼 동방결절의 평균 세포내 Na**+ 활성도는 3.2 ± 0.3 mM 로 다른심근세포의 보고치보다 낮았으며, 이때 평균 최대이완전위 (maximal diastolic potential, MDP)는 -63.3 ± 1.4 mV 었다.

2) 저능도 외부 Na**+ 용액 (정상 Na**+ 의 30%, 50%, 70%)을 관류하면 동방결절의 자동능은 소실되면서 세포막전위는 과분극되었고 이띠 세포내 Na**+ 활성도는 감소하였다.

3) 저농도 외부 Na**+ 용액(정상 Na**+ 의 30%)을 관류하면 세포내 Na**+ 활성도는 외부의 Ca**2+ 농도가 높을수록 (1.8mM) 많이 감소 하였으며, 얼마나 경과한 후 다시 세포내 Na**+ 활성도는 증가하였다. 자동능은 정상 Tyrode 용액으로 관류하기 전까지 회복되지 않았다.

4) 저농도 외부 Na**+ 용액 (정상 Na**+ 의 30%, 50%, 70%)을 관류시 외부Ca**2 +의 농도를 Na**+ - Ca**2+ 교환이동 기전이 평형 상태로 유지될수 있게 계산한 농도(0.05mM, 0.25mM, 0.62mM Ca**2+ )로 감소시키더라도 세포내 Na**+ 활성도는 계속 감소하였고, 자동능의 소실도 정상 Tyrode 용액으로 관류하기 전까지 회복되지 않았다.

5) 30% Na**+, 0.05mM Ca**2+ 용액으로 관류하여 세포내 Na**+ 활성도를 낮게 조절한 뒤 외부 Na**+ 농도를 증가시키면 (정상 Na**+ 의 70%, 100%) 낮은 외부 Ca**2+ 에서도 자동능이 회복되며 이때 Na**+ 활성도가 증가하였다.

이상과 같이 토끼 동방결절의 pacemaker potenial과 세포내 Na**+ 활성도가 외부 Na**+ 과 Ca**2+ 농도에 의해 변화하는 실험 결과로 보아 Na**+ - Ca**2+ 교환이동기전의 방향중 특히 forward mode가 pacemaker activity에 중요한 역할을 할 것이라 사료되며, 토끼 동방결절 세포내 Na**+ 활성도가 다른 심근세포들의 Na**+ 활성도보다 낮게 측정된 것으로 보아 어떤 이온농도의 차이가 pacemaker activity와 이와 연관된 이온 전류들의 형성에 관여할 것이라 사료된다.

[영문]

The membrane currents underlying the pacemaker activity have been investigated in rabbit sinoatrial (SA) node preparation using the voltage ciamp and whole cell clamp technique. But in Particular little was known about the mechanism of nodal

Pacemaking. Recent data have provided the results that background currents such as Na**+ - Ca**2+ exchange can modulate significantly cardiac pacemaker activity.

In thin study, the effects of extracellular Na**+ and Ca**2+ concentrations on the pacemaker activity were investigated by measuring the intracellular Na**+ activity (a**1 ^^Na) with Na**+ -selective microelectrode.

The results are suiarized as fellows:

1) In rabbit SA node, a**1 ^^Na was 3.2 ± 0.3 mM and mean MDP was -63.3 ± 1.4 mV.

2) A graded decrease of external Na**+ concentration resulted in loss of spontaneous beating, hyperpolarization and decrease of a**1 ^^N

3) A transient decrease of a** ! ^^Na, about 3 minutes in low Na**+ solution was augmented by increase in extracellular Ca**+ concentration in low Na**+ solution until a**1 ^^Na was again increased.

4) In low Na**+ solution, which had extracellular Ca**2+ concentration according to the estimation from the equilibrium state of Na**+ -Ca**2+ exchange , a**1 ^^Na was continously decreased (without re-increase).

5) After intracellular Na**+ depletion with 30% Na**+ , 0.05 mM Ca**2+ , a graded increase in external Na**+ concentration (to 70% and 100% Na**+ )resulted in the recovery of spontaneous beating and increase of a**1 ^^Na .

From theme findings, it was concluded that intracellular Na**+ and Ca**2+ concentrations modulated by Na**+ -Ca**2+ exchange could be an important mechanism for the initiation of pacemaker potential, and low a**1 ^^Na of SA node cell might be important in generation of ionic currents under the pacemaker activity.