Influences of Divalent Cations and Membrane Phosphorylation Inhibitors on $Na^+-Ca^{++}$ Exchange in Synaptosomes

이가 양이온과 세포막 인산화 반응의 억제제가 Synaptosome에서의 소듐-칼슘 교환이동에 미치는 영향

Verapamil, tetrodotoxin and tetraethylammonium chloride in the stated amount did not affect the $Na^{++}$ induced $Ca^{++}$ release. $Cd^{++}$ and $Zn^{++}$ significantly inhibited the $Na^{++}$ induced $Ca^{++}$ release. $Mn^{++}$ also inhibited $Na^+-Ca^{++}$ exchange. $Cd^{++}$ inhibited $Na^+-Ca^{++}$ exchange noncompetitively with an apparent inhibition constant (Ki) of $100\;{\mu}M$. $Cd^{++}$ caused loss of sulfhydryl group, whereas $Zn^{++}$ did not show any significant effect. $Cd^{++}$ and $Zn^{++}$ effectively inhibited $Na^+-Ca^{++}$ ATPase and slightly inhibited $Ca^{++}-Mg^{++}$ ATPase. Carbonyl cyanide chlorophenylhydrazone, 2,4-dinitrophenol and sodium arsenate stimulated the $Na^{++}$ induced $Ca^{++}$ release. Dibucaine and oligomycin slightly inhibited it. The results suggest that the $Na^+-Ca^{++}$ exchange on the synaptosomal plasma membrane may be not accomplished by ion channels. The $Na^+-Ca^{++}$ exchange is sensitively inhibited by $Cd^{++}$ and this transport process appears to be partially regulated by sulfhydryl groups of the synaptosomal plasma membrane. It is also postulated that $Na^+-Ca^{++}$ exchange is suppressed during the phosphorylation reaction of protein component on the neuronal membrane.

소듐에 의한 칼슘의 유리는 verapamil, TTX, TEA의 영향을 받지 않았다. $100\;{\mu}M\;Cd6{++}$과 $Zn^{++}$은 소듐에 의한 칼슘 유출을 유의하게 억제하였다. $Cd^{++}$은 $Ki\;100\;{\mu}M\;Cd6{++}$로써 비상경적으로 소듐-칼슘 교환이동을 억제하였다. $Cd^{++}$은 SH기의 산화를 초래하였으나, $Zn^{++}$은 거의 영향을 나타내지 않았다. $Cd^{++}$과 $Zn^{++}$은 $Na^+-Ca^{++}$ ATPase를 효과적으로 억제하였으나 $Ca^{++}-Mg^{++}$ ATPase를 약간 억제시켰다. Carbonyl cyanide chlorophenylhydrazone, 2,4-dinitrophenol과 sodium arsenate는 소듐에 의한 칼슘 유리를 촉진하였다. Dibucaine과 oligomycin은 소듐에 의한 칼슘의 유리를 약간 억제하였으나, 이에 반하여 ouabain은 약간 촉진하였다. 이상의 실험 결과로부터 신경 세포막에서의 소듐-칼슘 교환은 이온 통로를 통하여 이루어지지 않을 것으로 시사되었다. 소듐-칼슘 교환이동은 $Cd^{++}$에 민감하게 억제되고 이 이동기전에 synaptosome막의 SH기가 관여할 것으로 사료되었다. 또한 소듐-칼슘 교환은 세포막 단백질 성분의 인산화 반응 동안에 억압될 것으로 추정되었다.