Effect of Strontium on Norepinephrine Induced Positive Intoropic Effect of Isolated Perfused Rat Hearts

흰쥐 적출심장의 Norepinephrine 유발 양성 변력성작용에 미치는 Strontium의 영향

This study was designed to investigate the effect of substitution of strontium for calcium on mechanical activity in isolated perfused spontaneously beating rat hearts. The mechanical activity of the hearts of Langendorff's preparation in conditions of low calcium and strontium-substitution for calcium was compared. The effect of norepinephrine and verapamil were also observed in those conditions. The results were as follows : 1. In low calcium, the mechanical activity of the heart preparation was significantly reduced, but when the equimolar strontium was substituted for the reduced calcium, the activity was kept at similar level to the normal condition. 2. When equimolar strontium was substituted for the total calcium in perfusate, the heart preparation stopped its beating, and it was not restored in spite of reperfusion with normal calcium perfusate. 3. Norepinephrine-induced positive inotropic effect was inhibited in low-calcium condition especially with low concentration of norepinephrine, but not in strontium-substitution for calcium. 4. Verapamil reduced the activity of the heart both in low-calcium and strontium-substitution as well as in normal calcium conditions. From above results, it was concluded that strontium served as a substitute of calcium in maintaining mechanical activity and in responsiveness to norepinephrine, and the influx of strontium through cell membrane is inhibited by verapamil as the influx of calcium.

Strontium은 calcium파 같은 2가 양이온으로서 평활근에서 calcium과 치환되어 평활근을 수축시킬 수 있으며, 골격근에서도 calcium과 치환되어 이를 수축시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 심근에서는 strontium이 calcium과 치환되어 심근을 수축시킬 수 있다는 보고가 있으나 그 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 이에 저자는 심근에서 strontium이 calcium과 치환되어 사용될 수 있는지를 관찰하고, 그 기전을 알아보기 위해서 다음과 같은 실험을 하였다. 체중 200 g m 내지 230 g m의 흰쥐(Sprague-Dawley)의 심장을 적출하여 Langendorff씨 심관류 장치에 현수한 후 자율 수축운동을 하는 적출심장의 좌심실 내에 balloon을 넣어 수축성, 좌심실압 및 심박동수의 변화를 측정하였다. 먼저 strontium 치환용액의 관류시 나타나는 좌심실압, 수축성 및 심박동수의 변화를 관찰하였다. 그리고 심근을 흥분시키는 norepinephrine과 억제하는 verapamil이 포함된 strontium 치환용액을 관류할 때 나타나는 수축성, 좌심실압 및 심박동수의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 저 calcium 관류용액을 관류 하였을 때 심근수축력은 현저히 억제되었으며, strontium을 첨가하여 calcium파 strontium의 농도의 합이 정상 관류용액의 calcium농도 (2.43mM)가 되게 하여 관류 하였을 때 심근 수축력은 정상 calcium농도의 관류용액을 관류했을 때의 심근 수축력에 비해 억제되지 않았다. 2. 관류용액 내의 calcium을 strontium으로 완전치환시 심정지가 유발되었으며, 이때 관류용액내에 calcium이나 strontium을 첨가 했을 때도 심근수축력은 회복되지 않았다. 3. Norepinephrine 유발 양성변력성 작용은 정상관류용액, 저calcium 관류용액 및 strontium 치환용액 모두에서 농도에 비례한 증가 양상을 보였다. Strontium 치환용액에서는 정상 관류용액에서와 차이가 없었으나, 저calcium용액에서는 고농도의 norepinephrine의 수축력 증가작용은 정상 용액에서와 차이가 없었고 저농도의 norepinephrine의 수축력 증가작용은 정상용액에서 보다 유의하게 낮았다. 4. verapamil은 calcium 용액 뿐만 아니라 strontium 치환용액에서도 심근 수축력을 현저히 감소시켰다. 이상의 실험 결과로 미루어 볼 때 strontium은 calcium과 대치되어 심근을 수축시킬 수 있으며 calcium과 같은 자격으로 norepinephrine 유발 양성 변력성작용에 참여하고 verapamil에 의해서는 calcium과 같은 양상으로 그 이동이 억제된다고 사료된다.