Abstract
This study was carried out to examine the $H^+$ transport mechanism by observing the properties of cellular membrane having an ${\alpha}$ type of carbonic anhydrase (CA)-containing cells in turtle urinary bladder. The urinary bladder consists of a heterogenous population of cells. As a result of fine observation with traditional thin-section electron microscopy. the bladder epithelium has three different cell types on mucosal surface. They are a basal cell, a granular cell and a third type of CA-rich cell. The CA-rich cells are divided into two distinct smaller groups within them and called them ${\alpha}$ type and ${\beta}$ type of CA cells. The ${\alpha}$ type of CA cells are responsible for the proton secretion using the proton pumps on the apical plasma membrane, while the ${\beta}$ type of CA cells secrete bicarbonate via an oppositely-directed proton pumps in their basolateral plasma membrane. After performing the freeze-fracture technique, it was shown that there were distributed a large number of intramembranous particles having a special structure on the apical membrane of ${\alpha}$ type of CA-rich cells in the process of their $H^+$ secretion. In turtle bladder ${\alpha}$ type of CA-rich cells, this particle was the only prominent structure in the apical membrane. These intramembrane rod-shaped particles probably represent the integral membrane components of the proton pump. This result may explain that carbonic anhydrase within epithelial cell of urinary bladder takes part in formation of $H^+$ and bicarbonate, that active transport of $H^+$ is done, and that the reabsorption of bicarbonate suggests transport mechanism containing $H^+$ secretion. However, it seems that more studies are required for considering their regular transport pathway.
Turtle bladder 상피세포(上皮細胞)의 수송기작(輸送機作)을 in vitro에서 효과적으로 연구하기 위하여 Lucite chamber 한가운데 상피조직을 두고 전압고정법(電壓固定法)을 적용하여 상피 세포층의 막전위(膜電位)를 측정한 후 급속 동결(凍結)하고 투과 및 주사형 전자현미경(電子顯微鏡)으로 탄산 탈수효소를 함유하는 세포의 표면막 특성을 분석(分析)하였다. 방광(膀胱)의 점막층(粘膜層)은 두 타입의 탄산탈수효소를 함유한 세포가 특징적인데 정단부(丁端部)와 기저부(基底部) 세포막에서는 각기 다른 수송의 특성을 나타내고 있다. 즉 ${\alpha}$ 및 ${\beta}$형 탄산탈수효소가 풍부한 세포는 정단세포막(丁端細胞膜)의 proton 펌프를 이용하여 $H^+$ 분필(分泌)에 관여하거나 bicarbonate의 재흡수(再吸收) 기능을 가지는 것으로 믿어진다. 본 연구에서 탄산탈수효소를 함유한 ${\alpha}$형의 세포의 proton 분필수송(分泌輸送)과 세포막 투과성 변화와의 상관관계를 관찰하였는 바, 이들 세포에서 $H^+$을 분비하는 과정에서 정단부의 표면세포막(表面細胞膜) P-face에는 특이한 구조로서 세포막내(細胞膜內) 입자(粒子)들이 다량으로 분포하였다. 이와같은 세포막내(細胞膜內) 입자(粒子)들은 proton 펌프를 함유하는 것으로 생각되며 ${\beta}$형의 세포에서는 기저세포막(基底細胞膜)에서 관찰되고 있다. 이와같은 결과는 방광상피(膀胱上皮) 세포내 탄산탈수효소는 $H^+$과 $HCO_{3}^{-}$의 생성에 관여하지만, 특히 ${\alpha}$형 세포에서 정단세포막의 proton 펌프를 이용한 $H^{+}$ 분필수송(分泌輸送)과 기저세포막을 통한 bicarbonate의 재흡수(再吸收) 기능을 설명해 주는 중요한 사실로서 사료된다.