Vanadate가 쥐 간 mitochondria에서 Ca++ 이동에 미치는 영향

Abstract

[영문]

[한글]

Na**+ -K**+ -adenosine triphosphatase(Na**+ -K**+ -ATPase)의 강력한 억제제로 알려

진 vanadate는 감수성은 다르지만 여러 생체막에 작용하여 Ca**++ -stimulated-Mg**++ -d

ependent-ATPase(Ca**++ -ATPase)의 활성도 및 Ca**++ 이동을 억제하는 것으로 알려졌다(

Nechay, 1984). 그러나 지금까지 vanadate가 mitochondria의 Ca**++ -ATPase와 Ca**++ 이

동에 어떠한 영향을 미치는지는 밝혀지지 않고 있다.

이에 본 연구에서는 쥐 간에서 분리한 mitochondria의 Ca**++ 이동에 미치는 vanadate

의 영향을 여러 반응 조건하에서 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. Vanadate(10**-6 M)는 ATP와 succinate를 동시에 에너지원으로 사용한 K**+ -medium

에서 mitochondria의 Ca**++ 이동과 Ca**++ -ATPase 활성도에 아무런 영향도 주지 못했다

. 그러나 위와 동일한 조건에서 succinate를 제거하고 ATP만을 에너지원으로 사용한 조건

하에서 vanadate (10**-6 M)는 Ca**++ 이동 뿐만아니라 Ca**++ -ATPase 활성도도 의의있

게 (P<0.05) 억제하였다.

2. 이러한 vanadate의 Ca**++ 이동에 대한 억제효과는 Na**+ -medium 및 다른 medium에

서는 나타나지 않았으나 K**+ -medium에서는 현저히 나타났다. 이러한 결과는 이미 알려

진 바와 같이 mitochondria에서 Ca**++ 이동은 여러 이온 즉 Na**+ , H**+ , K**+ 등의

이동과 밀접하게 연관되어 있다는 것을 나타내 준다(Akerman, 1978; Crompton 및 Heid, 1

978; Fiskum등, 1979; Fiskum 및 Lehninger, 1979).

3. Vanadate에 의해 억제된 Ca**++ 이동과 Ca**++ -ATPase 활성도의 상관관계는 반응액

에 protonophore인 2,4-dinitrophenol을 첨가하여 mitochondria막 내외의 H**+ gradient

를 제거하였을 때 더 밀접하여졌다.

이는 mitochondria의 Ca**++ 이동에 미치는 vanadate의 효과를 증명하기 위해서는 H**+

을 포함한 여러 이온들과의 symport 또는 antiport등의 관여를 최대로 줄인 엄격히 규정

된 조건에서 실험이 시행되어야 한다는 것을 시사해 준다. 즉 ATP만을 에너지원으로 사용

하는 엄격히 규정된 조건하에서만 vanadate는 mitochondria내로의 Ca**++ 이동 뿐만아니

라 Ca**++ -ATPase 활성도를 억제하며, 이러한 결과는 mitochondria의 Ca**++ -ATPase의

대부분이 transport ATPase 일을 시사해 준다.

Effect of Vanadate on Ca**++ Transport of Rat Liver Mitochondria

Chin Seung Kim

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Professor Doo Hee Kang, M.D., Ph.D.)

Vanadate, a potent inhibitor of Na**+ -K**+ -adenosine triphosphatase, has been

known to inhibit the Ca**++ -stimulated, Mg**++ -dependent-ATPase (Ca**++ -ATPase)

activity and Ca**++ transport with different sensitivites in a variety of

tissues(Necthy, 1984). However, at present, none of the reports concerning the

effect of vanadate on the mitochondrial Ca**++ -ATPase activity and/or Ca**++

transport are available.

This study, therefore, was conducted to investigate the effects of vanadate on

the mitochondrial Ca**++ -ATPase activity and Ca**++ transport using rat liver

under different assay conditions. The results were summarized as follows.

1. Both of mitochondrial Ca**++ uptake and Ca**++ -ATPase activity were not

affected by vanadate(10**-6 M) in the presence of both ATP and succinate as energy

sources in the K**+ -medium. However, Ca**++ uptake and Ca**++ -ATPase activity

were inhibited by vanadate(10**-6 M) when ATP was the only energy source in the

same medium.

2. The inhibitory effect of vanadate was demonstrated only in the K**+ -medium,

but not in the Na**+ -or other incubation medium. These findings indicate that the

mitochondial Ca**++ transport system is associated with the transport of other ions

such as Na**+ , K**+ , H**+ etc., and also that vanadate inhibits the mitochondrial

Ca**++ transport only in a strictly controlled assay condition.

3. Even under the controlled assay condition, the Ca**++ -ATPase activity was

inhibited to the lesser extent than Ca**++ uptake by vanadate. However, when the

H**+ gradient possibly existed in the above controlled assay condition was

abolished by 2,4-dinitrophenol, a protonophore, the degree of inhibition of Ca**++

uptake was almost the same as the degree of inhibition of Ca**++ -ATPase activity

by vanadate.

From the results stated above it may be concluded that the inhibitory effect of

vanadate on the Ca**++ uptake and Ca**++ -ATPase activity is demonstrable only in a

strictly controlled assay condition. These results also indicate that most

mitochondrial Ca**++ -ATPase is a transport ATPase.