• 대한소아치과학회지
• /
• 제26권2호
• /
• pp.399-415
• /
• 1999

세포내 유리칼슘(free calcium, $Ca^{2+}$)은 세균에서 고등동물에 이르기까지 거의 모든 세포에서 세포 고유작용을 조절하는 중요한 세포내 신호전달체계(signal transduction system)의 매개체이다. 타액선 세포에서 부교감 신경 자극으로 타액분비가 증가될 때에도 세포내 $Ca^{2+}$ 농도 증가가 가장 중요한 역할을 한다. 그러나 췌장(pancreas)의 경우 세포내 $Ca^{2+}$ 이외에도 인접세포를 전기적 화학적으로 연결해주는 gap junction이 외분비 기능을 직접적으로 조절할 가능설이 제시되었다. 타액선 세포에서도 세포막에 고농도의 gap junction이 존재하고 있으며 gap junction을 통해 인접세포들이 전기적, 화학적으로 연계되어 있어 gap junction이 타액선 세포의 기능을 직접적으로 조절할 가능성을 내포하고 있다. 따라서 gap junction이 타액선의 타액분비 작용에도 중요한 역할을 하며 이러한 작용이 세포내 $Ca^{2+}$ 농도를 조절하여 이루어질 것이라는 가정하에 이를 확인하는 실험을 시행하였다. 흰쥐 악하선에서 유리되는 타액양을 측정하기 위해서 악하선으로 혈액을 공급하는 동맥에 가는 관을 삽입하여 생리 식염수를 관류하면서 타액선관을 통해 타액을 채취하였다. 세포내 $Ca^{2+}$ 농도는 분리한 악하선 acini 내에 $Ca^{2+}$ 농도 변화에 민감하게 반응하는 형광물질인 fura-2를 축적시키고 형광 분석기를 사용하여 형광강도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. CCh 투여로 타액 분비가 증가하였을 때 gap junction을 봉쇄하는 약물인 octanol(1 mM)을 투여하면 타액분비가 봉쇄되었으며 이는 가역적 반응이었다. 2. CCh투여로 세포내 $Ca^{2+}$ 농도가 증가하였을 때 1mM octanol을 투여하면 세포내 $Ca^{2+}$ 농도가 CCh 투여전의 상태로 감소되었다. 3. Octanol은 CCh에 의하여 유발된 초기 $Ca^{2+}$ 증가를 억제하지는 못한 반면에 후기 $Ca^{2+}$ 농도를 감소시켰다. 4. 세포막 $Ca^{2+}$ 통로를 열어주는 약물인 thapsigargin($1{\mu}M$)을 투여하여 세포내 $Ca^{2+}$ 농도를 증가시킨 후 1mM octanol을 투여하면 세포내 $Ca^{2+}$ 농도가 thapsigargin 투여 전의 상태로 감소하였다. 5. 2,5-di-tert-butyl-1,4-benzohydroquinone(TBQ)의 투여로 세포막을 통한 $Ca^{2+}$ 농도의 주기적 변동인 $Ca^{2+}$의 oscillation이 유발되었는데, 이때 1mM octanol을 투여한 경우에 $Ca^{2+}$농도의 oscillation이 정지하여 역시 gap junction을 봉쇄하면 TBQ에 의해서 유발된 세포내 $Ca^{2+}$ 농도의 주기적 변동이 사라지고 $Ca^{2+}$ 농도의 감소가 나타남을 확인하였다. 6. Gap junction을 봉쇄하는 또 다른 약물인 glycyrrhetinic acid($100{\mu}M$)도 CCh 자극으로 인한 타액분비를 억제하였다. 이상의 결과로 미루어 gap junction은 흰쥐 악하선 세포로부터의 타액분비 조절에 중요한 역할을 하는데, 이는 gap junction이 세포막 $Ca^{2+}$ 통로를 조절함으로써 수용체 자극으로 유발된 세포내 $Ca^{2+}$ 농도 변화에 영향을 미친 결과인 것으로 추측된다.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
• /
• 제40권3호
• /
• pp.236-249
• /
• 1993

연구배경 : 정상 폐상피세포에서는 항상 생성되고 있는 활성산소(oxygen radical)에 의한 유해작용에 노출되어 있고, 이들 유해 산소들은 폐기종과 같은 폐질환의 원인 기전으로 생각되고 있다. 본 연구에서는 이 방법을 이용하여 만든 폐상피세포 단일막에서 전기생리학적인 관점에서 물질의 이동지표인 short-circuit current(Isc)와 조직저항(R)에 대한 활성산소의 하나인 $H_2O_2$(hydrogen peroxide)가 어떤 영향을 미치는지를 연구함으로서 세포생리학적 기전을 구명하고자 한다. 방법 : Tissue culture-treated polycarbonant membrane filter 에서 배양시킨 쥐 제 2 형 폐상피세포 배양 단일막에서 $H_2O_2$의 능동적 이온 이동 (Isc) 과 수동적 용질이동에 대한 조직저항(R)에 미치는 효과를 관찰하였다. 배양 제 3 일과 제 4 일째 단일막을 수정된 Ussing chamber에 설치하고 막 양측에 HEPES-buffered Ringer 용액으로 incubation 하였다. 외부에서 0~100 mM 농도의 $H_2O_2$를 apical 또는 basolateral side에 작용시켜 Isc와 R의 변화를 관찰하였다. 폐상피세포 장벽이 외부의 $H_2O_2$에 대하여 방어작용을 가지는 세포내 catalase 활성도를 측정하고, catalase 억제제인 aminotriazol(ATAZ) 20 mM의 효과도 함께 관찰하였다. 결과 : 이 단일막은 형태학적으로 보아서 in vivo 에서의 포유류 제 1 형 폐상피세포 장벽의 특성을 나타내고 세포들 사이는 tight junction을 이루며(조직저항 R: 2,000 ohm-$cm^2$ 이상) sodium ion의 능동적 이동 (Isc: 5 ${\mu}A/cm^2$)을 보였다. $H_2O_2$는 dose-dependent 양식으로 Isc와 R 모두 감소시켰다. Apical side에 작용하는 $H_2O_2$에 있어서는 60분에 50% 억제하는 농도인 $ED_{50}$는 Isc와 R은 약 4mM 이었으나 basolateral side의 경우는 약 0.04mM 로서 그 작용 강도는 apical에 비하여 약 100배 정도 더 컸다. ATAZ 존재시 apical side의 $ED_{50}$는 0.4mM로 감소하였으나 basolateral side의 경우 변화가 없었다. $H_2O_2$의 제거율은 apical 또는 basolateral side 어느 쪽에 존재하든 같았으며, 세포내 catalase 활성도는세포배양기간이 길어짐에 따라 증가함을 보였다. 결론 : 이상의 실험결과는 basolateral side에 작용하는 $H_2O_2$는 세포내 막구성성분 중 basolateral 측에 존재하는 곳에(예, $Na^+,\;K^+$-APTase) 직접 장애를 미칠 것으로 생각된다. 한편 apical side에 작용하는 $H_2O_2$는 막성분에 도달하기 전에 세포내에 존재하는 catalase에 의하여 대부분 그 작용을 잃게 된다. 결론적으로 Isc와 R로 측정된 폐상피세포 장벽의 특성은 $H_2O_2$에 의하여 손상을 받고 apical side 보다는 basolateral side 측정이 더 손상을 잘 받게 된다.