인체 한선의 Na-K-ATPase활성에 관한 연구

Abstract

[영문]

[한글]

인체피부에는 3∼4백만개의 땀샘이 분포되어 있기 때문에 고온 환경에 노출되어도 땀분

비 및 분비된 땀의 증발로 인하여 체열을 발산하므로써 체온을 유지할 수 있다. 그러나

땀분비가 과다하게 일어나면 백선증, 땀띠, 염증성 피부질환등이 발생하거나 악화될 수

있다. 또한 만성 신부전 환자에서 땀분비가 감소됨은 자주 보고되고 있으나 그 생리학적

기전에 환한 연구는 드물고 형태학적인 연구에서 땀샘의 크기가 작아져 있음을 발견하였

을 뿐이다. 이러한 질병의 치료를 위해서는 땀분비의 생리적인 기전을 연구하여 응용하여

야 될 것으로 생각된다.

Na-K-ATPase는 많은 조직에서 발견되는 세포막에 위치하는 효소로서 Na**+, K**+이 동

시에 존재할 때 활성화되는 Mg**++ -dependent ATPase이다. 이 효소는 적혈구, 신경조직,

신장등의 여러조직에서 연구되었으며 Na**+, K**+의 세포막을 통한 이동과 밀접한 관계

가 있다. 한선에서도 Na-K-ATPase가 발견되었고 이 효소를 특이적으로 억제하는 ouabain

을 인체에 괴내주사하였을 때 땀분비가 억제되므로서 땀분비와 Na-K-ATPase가 밀접한 관

계임을 알 수 있다.

한선의 Na-K-ATPase에 관한 연구는 드문 실정이며 대부분이 동물실험이었으므로 저자는

사지절단 혹은 외과적 절제시에 얻은 인체피부를 재료로 하여 해부현미경하(×80)에서

신선한 한선을 분리하여 실험하였다. 한 실험에 50∼100개의 한선을 분리한 후 microhomo

genizer를 이용하여 한선 균등액을 제조하였다. 균등액을 적절한 단백질 농도로 희석한

후 적절한 반응액에 작용시켜 Na**+, K**+, Mg**++, ATP, pH, 반응온도, 반응시간들이 Na

-K-ATPase활성에 미치는 영향을 관찰하였다. 또한 ouahain, urea가 본 효소활성에 미치는

영향을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 반응시간이 경과함에 따라 최초 40분까지는 ATP가수분해에 의한 무기인산의 유리가

직선적으로 증가하였다. 이후 60분까지는 ATP가수분해량이 다소 감소하였다.

2. 반응액의 최적조건은 50mM Na**+, 20mM K**+, 10mM Mg**++, 15mM ATP, pH 7.5, 38℃

였다.

3. 상기의 최적조건하에서 측정한 인체한선의 Na-K-ATPase활성은 1.85±0.25moles Pi/k

g prot./hr 이었다.

4. Ouabain의 농도가 10**-5 M이상에서 Na-K-ATPase활성은 완전히 억제되었으며 10**-6

M에서는 효소활성이 23%로 감소하였다(p<0.01). 10**-8 M에서는 효소활성이 108%로 약간

증가하는 경향이었으나 통계적 유의성은 없었다.

5. 생리적 농도인 3mM의 요소는 Na-K-ATPase활성에 영향을 주지 못하였다. 농도를 25mM

, 50mM로 높였을때는 효소활성이 각각 0.74±0.21, 0.78±0.14 moles Pi/kg prot./hr로서

요소를 투여하지 않았을 때의 효소활성인 0.91±0.18 moles Pi/kg prot./hr에 비해 감소

하는 경향이지만 통계적인 유의성은 없었다.

본 연구에서 연구자는 인체피부에서 분리한 한선의 Na-K-ATPase황성을 가장 높게 만드

는 최적조건을 규명하였으며 ouabain은 Na-K-ATPase를 억제하였으나 요소는 본 효소활성

에 유의한 영향을 미치지 않음을 관찰하였다.

Studies on Na-K-ATPase Activity in the Human Sweat Gland

Won Hyoung Kang

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Sungnack Lee, M.D.)

Human skin is endowed with 3∼4 million sweat glands which enable humans to

maintain a constant body temperature in a warm environment by dissipating heat

through the evaporation of secreted sweat. However, excessive sweating can induce

or aggravate dermatophytosis, miliaria or other inflammatory dermatoses, while

hypohidrosis is frequently associated with chronic renal failure. Although the size

of sweat glands is decreased in uremic patients, the physiologic mechanism of

decreased sweating is still unknown. Research into and an understanding of the

basic physiologic mechanisms of eccrine sweating is needed for the treatment of

these dermatoses.

Na-K-ATPase is a Mg**++ dependent ATPase which is located on the plasma membrane

and activated by the simultaneous presence of Na**+ and K**+. Extensive studies of

this enzyme in erythrocytes, nerves and kidneys have revealed a close relationship

between enzyme activity and Na**+ and K**+ transport across the cell membrane.

Na-K-ATPase is also found in sweat glands and its association with sweating has

been demonstrated in vivo by the inhibitory effect of ouabain.

Na-K-ATPase studies have been primarily confined to animal experiments. However,

in this experiment talc enzyme source was isolated sweat glands from human akin

which had been obtained from surgical procedures such as amputations. In each

experiment, 50∼100 sweat glands were isolated using a stereomicroscope(×80) and

homogenized with a microhomogenizer. Enzyme preparations were added to the

appropriate incubation mixtures to measure Na-K-ATPase activity. The effects of

Na**+, K**+, Mg**++, ATP concentrations, pH, incubation time and temperature were

evaluated. Na-K-ATPase activity was measured under optimum conditions, and then the

effects of ouabain and urea on enzyme activity were evaluated.

The results are summarized as follows:

1. The amount of phosphate released from ATP hydrolysis increased linearly with

incubation time for the first 40 min. and then decreased.

2. Optimum conditions for the enzyme reaction were 50 mM Na**+, 20 mM K**+, 10 mM

Mg**++, 15 mM ATP and pH 7.5 at an incubation temperature of 38℃.

3. Na-K-ATPase activity of the human eccrine sweet gland coil measured under

optimum conditions was 1.85±0.08 moles Pi/kg prot./hr(n=10).

4. Ouabain at a concentration of 10**-5 M or greater completely inhibited

Na-K-ATPase activity while 10**-6 M ouahain inhibited activity by 23% (p<0.01).

Enzyme activity increased slightly at 10**-6 M ouabain, but this was not

statistically significant.

5. Urea, at a physiologic concentration of 3 mM, had no influence on the

Na-K-ATPase activity. But at urea concentrations of 25 and 50 mM, enzyme activities

were 0.74±0.21 and 0.78±0.14 moles Pi/kg prot./hr, respectively, which were lower

than the control, 0.91 :0.18 moles Pi/kg prot./hr. However, this was not

statistically significant.

From the above results, the optimum conditions for human sweats gland Na-K-ATPaae

activity were defined, and its maximal activity was measured. The specific

inhibition of the enzyme by ouabain was observed under various concentrations of

ouabain. However, urea had no effect on enzyme activity.