구상 적혈구막을 통한 NA+ 과 Ca++이동에 관한 연구

Abstract

[영문]

[한글]

선천성 구상 적혈구증(hereditary spherocytosis: HS)은 말초 혈액소견상 구상 적혈구

를 보이는 유전성 용혈성 빈혈 질환의 일종으로 임상적으로는 빈혈, 황달, 담석증 그리고

비장 종대를 동반하게 된다. 이 질환의 여러 병태생리학적 원인들 중 적혈구막을 통한

양이온(Na**+, K**+, Ca**+)이 이동의 이상과 적혈구막 효소 활성도의 변화가 그 하나로

지적되고 있으며 현재까지 이에 대해 많은 연구가 진행되고 있지만 연구 결과가 서로 상

이하게 보고되고 있다.

이에 본 실험에서는 선천성 구상 적혈구증 환자의 적혈구와 열손상(thermal injury) 그

리고 약물(chlorpromazine) 처리등의 방법으로 인위적으로 유도한 구상 적혈구에서 적혈

구의 삼투성 취약성, 적혈구막을 통한 Na**+과 Ca**++ 이동, 적혈구막의 Na**+-K**+-ATPa

se 및 C**++-ATPase활성도, Ca**++ 결합량 그리고 Ca**++ 유출등을 정상 적혈구와 비교하

여 다음과 같은 결론을 얻었다.

1. NaCl용액에서 적혈구 삼투성 취약성은 정상군(NB)에 비해 열손상으로 유도된 군(TIS

), 약물로 유도된 군(CIS) 및 환자군(HS)의 용혈곡선이 좌측으로 이동되어 삼투성 취약성

이 증가되었다.

2. 0.3M sucrose에 12시간 방치하여 세포내 Na**+ 및 다른 전해질을 결핍시킨 TIS및 CI

S군의 적혈구는 여러 농도의 sucrose용액에서 삼투성 취약성이 NB군과 유사하였다. 그러

나 NaCl용액에서는 NB군에 비해 TIS 및 CIS군의 용혈곡선이 약간 좌측으로 이동되어 삼투

성 취약성이 다소증가되었으며 이러한 용혈곡선의 좌측 이동은 상기 방법으로 제작한 적

혈구를 Na**+이 함유된 Tyrode용액에 incubation하였을 때 더욱 현저하였다. NB군의 적혈

구에 ouabain(0.1mM)을 첨가한 군의 용혈곡선이 첨가하지 않은 군에 비해 좌측으로 이동

되어 삼투성 취약성이 증가되었다.

3. NB군의 적혈구에 Ca**++(1mM) 및 Ca**++(1mM)과 vanadate(1mM)을 첨가한 군의 용혈

곡선은 첨가하지 않은 군에 비해 우측으로 이동되어 적혈구의 삼투성 취약성을 감소시켰

다.

4. 적혈구막 소편에 결합되는 Ca**++의 양은 TIS, CIS및 HS군이 NB군에 비해 현저하게

감소되었다.

5. TIS, CIS 및 HS군의 적혈구막 소편에서 Ca**++-ATPase와 NA**+-K**+-ATPase의 활성

도는 NB군에 비해 의의있게 감소되었다.

6. TIS, CIS 및 HS군의 적혈구막에서 Ca**++ 유출은 NB군에 비해 현저하게 감소되었다.

이상의 실험결과를 종합하여 볼 때 TIS, CIS 및 HS의 Ca**++ 유출의 감소는 Ca**++-ATP

ase 활성도의 감소에 기인하는 것으로 생각되며 TIS, CIS 및 HS의 적혈구 삼투성 취약성

의 증가는Na**+-K**+-ATPase 활성도의 감소에 의한 세포내 Na**+의 증가 때문인 것으로

생각된다.

Sodium and Calcium Transport in Spherocytie Red Blood Cells

Shin Heh Kang

Department of Medicai Science The Graduate School, Yonsei Univenisity

(Directed by Prof. Kir Young Kim, M.D.)

Hereditary spherocytosis (HS) is an autosomal, dominantly inherited hemolytic

disorder which shows characteristic spherocytes on peripheral smear. As spherocytes

are rounder, more fragile and susceptible to extravascular hemolysis in the spleen.

HS patients suffer from variable degrees of anemia, jaundice, splenomegaly and gall

stones.

The pathogenesis is heterogenous in HS, and spectrin deficiency, decreased

spectrin-protein 4.1 binding, increased spectrin binding to the RBC membrane,

defective microfilament formation and altered membrane protein phosphorylation have

been reported as causes.

Although some investigations have been focused on elucidating the relationship

between calcium transport with Ca**++-ATPase activity and abnormal red cell

morphology, these reported results are quite controversial, because calcium related

phenomena in plasma membranes are difficult to study due to the numerous effects of

calcium on the physico-chemical characteristics of membrane components.

The aims of the present study were to compare osmotic fragility,

Na**+-K**+-ATPase and Ca**++-ATPase activity of RBC membrane, calcium binding to

the red blood cell membrane fragment(RBCMF) and calcium efflux between spherocytic

red blood eel]s (hereditary spherocytosis; HS, thermal induced spherocyte; TIS,

chlorpromazine induced spherocyte; CIS) and normal RBC (NB).

The results are summarized as follows:

1. The osmotic fragility curves of TIS, CIS and HS shifted to the left in NaCl

solution compared with that of NB indicating increased osmotic fragility of

spherocytir cells.

2. When RBC was incubated in 0.3M sucrose for 12 hours to deplete sodium and

other electrolytes, there was no difference in the osmotic fragility in sucrose

solution among TIS, CIS and NB. The osmotic fragility curves of TIS and CIS shifted

slightly to the left in NaCl solution, which became more evident when RBC was

incubated in sodium containing Tyrode solution. The osmotic fragility of ouabain

incubated normal RBC was increased compared with that of control RBC.

3. The osmotic fragility curve of RBC incubated with calcium (1 mM) or calcium (1

mM) and vanadate (1 mM) shifted to the right compared with that of normal RBC

indicating decreased osmotic fragility.

4. The amount of calcium bound to RBCMF in TIS, CIS and HS was significantly

decreased compared with that of N B.

5. The Na**+-K**+-ATPase and Ca**++-ATPase activities of TIS, CIS and HS RBCMF

were significantly decreased compared with that of N B.

6. The calcium efflux of TIS, CIS and HS measured by calcium selective electrode

was markedly decreased compared with that of N B.

From the above results, it may be concluded that the decreased calcium efflux of

TIS, CIS and HS is related to the decreased Ca**++-ATPase activity, and the

increased osmotic fragility of TIS, CIS and HS seems to be due to increased

intracellular sodium resulting from decreased Na**+-K**+-ATPase activity.