1999 Fiscal Year Annual Research Report
平滑筋・心筋における細胞膜Mg^<2+>輸送機構の同定と定量的解析
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09670055
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
小西 真人 東京医科大学, 医学部, 教授 (20138746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本郷 賢一 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (00256447)
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| Keywords | マグネシウム / ナトリウム / 膜輸送 / 交換輸送 / Na-Ca交換 / Na-Mg交換 / 心筋 / 平滑筋 |
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| Research Abstract |
モルモット盲腸紐平滑筋上条片にMg指示薬furaptra(mag-fura-2)を導入し、その蛍光強度比から細胞内Mg濃度([Mg^<2+>]_i)を測定した。細胞外無Ca条件下でNa濃度を低下させると、[Mg^<2+>]_iは時間と共に上昇し、その上昇速度はNa濃度が低いほど大きく、勾配係数3-4、最大速度0.16μM/s、Na濃度が約30mMで最大の半分の速度になるHillの式で近似することができた。
酵素処理により単離したラット心室筋細胞にfuraptraを導入し、同様に[Mg^<2+>]_iを測定した。上記平滑筋と異なり、細胞外無Ca条件下でNa濃度を低下させても[Mg^<2+>]_iの上昇は認められなかった。しかし、細胞を高Mg条件下(10mM)でイオノマイシンで処理すると、[Mg^<2+>]_i上昇が観察され、この上昇速度は細胞外Naが低いほど有意に大きかった。また、この処理によりMgを負荷した細胞を正常Mg条件に戻すした時おこるMgの流出速度は細胞外Naの存在により著明に抑制された。
これらの結果より、心筋・平滑筋の細胞膜にはNaと交換にMgをくみ出す輸送体(Na^+-Mg^<2+>交換機構)が存在し、その輸送速度はモルモット盲腸紐平滑筋では0.026pmol/cm^2・s、ラット心室筋では0.085pmol/cm^2・s程度であることが示唆された(細胞外10mM Mg、25℃)。さらに、このNa^+-Mg^<2+>交換機構がNa^+-Ca^<2+>交換機構と同一の輸送体によるものかどうかを、培養株化細胞(CCL39細胞)にNa^+-Ca^<2+>交換輸送蛋白を発現させた系で検討を行った。Na^+-Ca^<2+>交換輸送蛋白の発現によりNa^+-Mg^<2+>交換活性が現れたが、その輸送速度は心筋で得られたものに比べて非常に低く、Na^+-Mg^<2+>交換機構はNa^+-Ca^<2+>交換輸送蛋白以外の輸送体によっていると考えられた。
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[Publications] Tashiro M and Konishi M: "Basal intracellvlar free Mg^<2+> concentration in smooth muscle cells of guinea pig tenia cecum : intracellular calibration of the fluorescent indicator furaptra"Biophysical Journal. 73. 3358-3370 (1997)
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[Publications] Tashiro M and Konishi M: "Na^+ gradient-dependent Mg^<2+>transport in smooth cells of guinea pig tenia cecum"Biophysical Journal. 73. 3371-3384 (1997)
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[Publications] Konishi M and Watanabe M: "Steady state relation between cytoplasmic free Ca^<2+> concentration and force in frag skeletal muscle fibers"Journal of General Physiology. 111. 505-519 (1998)
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[Publications] Hongo K,他: "Estimation of myofibrillar responsiveness to Ca^<2+> in isolated rat ventricular myocytes"Pflu gers Archiv. 436. 639-645 (1998)
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[Publications] Konishi M: "Cytoplasmic free concentrations of Ca^<2+> and Mg^<2+> in skeletal muscle fibers at rest and during contraction"Japanese Journal of Physiology. 48. 421-438 (1998)
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[Publications] 小西真人: "心筋細胞内遊離マグネシウム:細胞機能のMg^<2+>による制御とMg^<2+>濃度の細胞膜輸送機構による制御"マグネシウム. 18. 1-10 (1999)
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[Publications] Konishi M and Kurihara S: "Current Methods in Muscle Physiology"Sugi H, Oxford University Press. 376 (1998)
