平滑筋の興奮性に対する細胞内pHの影響

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02454116
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 富田 忠雄 名古屋大学, 医学部, 教授 (50078763)
• 研究分担者: 徳納 博幸 名古屋大学, 医学部, 助手 (60155520) ; 高井 章 名古屋大学, 医学部, 助教授 (50126869)
• キーワード: 平滑筋 / 細胞内pH / 収縮 / 膜電流 / 細胞内Ca / Na-H交換 / Cl-HCO_3交換 / Na-Ca交換

研究概要

平滑筋の興奮性に対する細胞内pH(pHi)の影響を調べるため、pHiの測定には主にモルモットから摘出した下大静脈の筋切片を、膜電流の測定には家兎の門脈から単離した平滑筋細胞を用いた。pHiを高めるには塩化アンモニウム(NH_4Cl)を、低めるときにはNH_4Clを洗い流した時の変化を利用するか、いろんな弱酸(butyrate,acetate,propionate)の投与による変化を用いた。pHiの測定はpH感受性の色素(Me_2CF)の吸収スペクトルの変化を利用し、単離した細胞の膜電流の測定にはいわゆるwhole-cellclamp法を用いた。
外液中のClをgluconateなどで置換すると、外液中にHCO_3が存在するときにはCl濃度の減少に応じて細胞内がアルカリになる。しかし、前もってHCO_3を除いておくとCl濃度を下げてもpHiの変化はみられない。また、このCl除去によるアルカリ化は細胞膜のCl輸送系の阻害剤であるstilbene誘導体であるDIDS(200μM)で殆ど完全に拠制される。一方、Cl濃度が正常のときには、HCO_3を除いてもpHiの変化は非常に弱く、変化があっても一過性であるし、炭酸脱水酵素阻害剤であるacetazolamide(100μM)もpHiに影響を与えない。このようなことから、平滑筋細胞にはCl-HCO_3交換系は存在しているが、この系は正常の条件下ではpHiの調節には主役を演じてはいないと推測される。pHiの調節系にはNa除去の効果から、他の平滑筋でいわれているように、Na-H交換過程が主に働いていると結論される。
膜電流における主な変化は、細胞内アルカリ化によって内向きのCa電流が増大し、酸性化によって減弱すことである。これらには[Ca]iの変化を介した間接的なチャネルへの影響の要素も含まれ得る。外向きのK電流を運ぶCaイオン依存性のチャネルは細胞内の酸性化で活性が落ち、アルカリ化で上昇するが、pHiの影響はこのような直接的なものよりも、筋小胞体からのCa遊離や取り込みの過程により細胞内Ca濃度を変える結果、チャネルの活性化に作用してK電流を変えているような結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] Kume,H.,Takagi,K.,Satake,T.,Tokuno,H.and Tomita,T.: "Effects of iutracellular pH on Calcium-activated pot assium channels in rabbit tracheal smooth muscle" J.Physiol. 424. 445-457 (1990)
• [文献書誌] Maseki,T.,Abe,T.and Tomita,T.: "Pharmacological Properties of contraction caused by sodium removal in muscle strips isolated from canine coronary artery" Europ.J.Pharmacol.190. 355-363 (1990)
• [文献書誌] Nakayama,S and Tomita,T.: "Regulation of intracellular free mag nesium concentration in the taenia of guinea-pig caecun" J.Physiol. 435. 559-572 (1991)
• [文献書誌] Okasiro,T.,Tokuno,H.,Fukumitu,T.,Hayashi,H.and Tomita,T.: "Effects of intracellular ATP on calcium currents in freshly dispersed single cells of guinea-pig portal veiw." Exp.Physiol.77. 719-731 (1992)
• [文献書誌] Matsumoto,T.and Tomita,T.: "Correction of absorption spectra of a pH-sensitiue dye for intracellular pH estimation of smooth muscle" Jpn.J.Physiol. 43. (1993)
• [文献書誌] Matsumoto,T.and Tomita.T.: "Intracellular alkalinization caused by chloride removal in the smooth muscle of guinea-pig venacava." Jpn.J.Physiol. 43. (1993)