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細 胞 膜 透 過 性 に 及 ぼ す 高 圧 の 影 響

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Academic year: 2022

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(1)2083. 細 胞 膜 透 過 性 に 及 ぼ す 高 圧 の 影 響 第3編. 塩. 流. に. 岡 山 大 学 医 学 部 生 理 学敎 室(主. 講. 師. 岡. 緒. 田. 勝. 授). 喜. 受 稿 〕. 論. 著 者 は 先 に 筋 肉 負 傷 流1),上. て. 任:林敎. 〔昭 和29年9月17日. Ⅰ. 就. Ⅲ 皮 流2)に 及 ぼ. す 高 圧 の 影 響 を 観 察 し,其 の 所 見 は 高 圧 下 に. A.. 実 験 成 績. 食 塩 水 溶 液 と種 々 の 塩 類 溶 液.. 0.65%食. 塩 水 と種 々 の0.25モ. ル塩 類溶 液. 於 て細 胞 膜 の 透 過 性 が 亢 進 す るに 基 くの で あ. とを 蛙 皮 の 内 面 に 接 触 さ せ て発 生 す る塩 流 に. ろ う と した が,同 様 に して 今 回 は 塩 流 の 高 圧. 就 て調 べ た.. に よる 変 化 を 膜 透 過 性 の 見 地 か ら考 察 し て 見 た.古. くEngermann3),. 皮 や 筋 肉 を 用 い て,種. Hober4)等. は蛙 の上. 々 の 塩 類 溶 液 に よ り発. 1.. 0.65%. NaCl水. {0.25モ. ルKCl水. 溶 液. 溶液. 此 の 組 合 せ で 発 生 す る塩 流 は 食 塩 側 が 陽 極. 生 す る塩 流 に 就 て 研 究 し て 居 る.著 者 は リン. で あ る.加 圧(100〜300気. 瞬 間,此. の. ゲル氏液 及 び種 々 の塩 類溶 液 を蛙 皮 の 内 面に. 塩 流 電 圧 は 急 激 に 減 少 し,降 圧 の 瞬 間,電. 圧. 浸 触 させ て起 る電 動 力 が 高 圧 の作 用 で 如 何 に. は 急 激 に 上 昇 す る(第1図).斯. 変化 す る か を 観 察 した.. 化 は 著 者 が 先 に 報 告 した 蛙 上 皮 流 の場 合 と殆. 圧)の. る 電圧 の 変. ど同 様 で あ る.各 例 に よ り発 生 す る塩 流 の 大 Ⅱ. 実 験 方 法. き さ は 異 る が,概. 蛙 の 背 部 正 中 附 近 の 上 皮 約1糎. 四角 を切 取. つ て実 験 材 料 と し た .電 導 子 は 亜 鉛‑硫 鉛 不 分 極 電 導 子 で,蛙. 酸亜. 皮 に 接す る白陶 土 は実. 験 し よ う とす る リン ゲ ル 氏 液 或 は 塩 類 溶 液 で 粘 つ た もの で あ る.即 ち 一 方 の 電 導 子 は リ ン ゲ ル 氏 液 又 は 生 理 的 食 塩 水 等,他. 方 の電 導 子. は0.25モ ル 各 種 塩 類 溶 液 と した.此. の電 導 子. の先 端 が 蛙 皮 に 接 す る 部 分 は,直 径 約1粍. の. 円 で あ る. 筋 肉 に 接 す る塩 類 溶 液 が 等 張 で な い と其 の 害 作 用 が 大 き い が,そ. の点 皮膚 の 外 面は種 々. の濃 度 の塩 類 溶 液 が 適 用 出 来 る.著 者 は 皮 膚 内 面 に 等 張 で な い 塩 類 溶 液 を 接 触 さ せ た が, 可成 り高 い 塩 流 電 圧 を 得 る事 が 出 来 た.加 圧 装 置 は教 室 の 高 圧 ボ ン ベ8)で,最. 高400気. 圧. 迄 の 加圧 に よ る塩 流 の 変 化 を 観 察 し た.尚 加 圧 と降圧 は 凡 て 瞬 間 的 に行 つ た.又 電 圧 の 計 測は 前2編1)2)同 様 補 償 法 に よ つ た.. して 作 用 させ る圧 力 が 大 き. い 程 電 圧 の 変 動 も大 き い.. 第1図.

(2) 2084. 2.. 岡. 0.65% NaCl水. {0.25モ. 田. 喜. B. 塩化加里溶液 と他 の塩類溶液. 溶 液. ルNH4Cl水. 勝. 0.65%. 溶液. 此 の 場 合 発 生 す る 塩 流 電 圧 は 非 常 に 低 く, 而 も 正常 状 態 で 時 間 の 経 過 と共 に 電 流 の 方 向 が 逆 に な る事 も あ る.第2図(a). は加 圧 前. KCl水. 溶液. 2%. NaCl水. 溶液. 2%. CaCl2水. 溶液. 等量混合液. 此 の 場 合 発 生 す る塩 流 は 塩 化 加 里 側 が 陰 極. 陽 極 で あ つ た 食 塩 側 が 加 圧 に よ り陰 極 に な つ. で あ る. 200及 び300気. た 例 で あ る.食 塩 側 が 初 め か ら陰 極 で あ る の. は 急 激 に 低 下 し,降 圧 に よ り電 圧 は 急 激 に 上. が,加. 昇 す る(第4(a),(b)).. 圧 に よ り其 の(‑)性. が 強 くな り,降. 圧 で 元 状 に 帰 る の もあ る(第2図(b)).何 に し て も第2図. の よ うに 図 示 す れ ば,発. れ. 圧 の加 圧 に よ り電 圧. 第4図. 生す. る 塩 流 電 圧 は 加 圧 に よ り著 減 し,降 圧 に よ り 急 上 昇 す る事 に な る.. 第2図. C.. 3.. 2%. KCl水. 溶液. 1.. 量混合液. 液 }等 2% CaCl2水 {0.65% NaCl水 溶溶 液. 発 生 す る塩 流 は 食 塩 側 が 陰 極 で あ る.此 の 電 圧 が 加 圧 で 減 少 し,降 圧 で 上 昇 す る事 は 前 諸 例 と 同 様 で あ る.第3図 せ た 例 で あ る.. 第3図. は200気. 圧 作用 さ. リ ン ゲ ル 氏 液 と種 々 の 塩 類 溶 液 0.65%. Ringer氏. 液. {0.25モ. ルKCl水. 溶液. 此 の 組 合 せ で 発 生 す る塩 流 はRinger氏. 第5図. 液.

(3) 細胞膜透過性 に及ぼす高圧の影響 側 が 陽 極 で あ る.加 圧(200及. び300気. 圧)に. よる此 の電 流 変 化(第5図(a),(b))はA. の場 合 と全 く同 様 で,電. 2085. 第7図 1. 圧 は加圧 で急 激 に減. 少 し,降 圧 で 急 激 に 上 昇 す る. 2.. 0.65%. Ringer氏. {0.25モ. ルNH4Cl水. 此 の場 合 はRinger氏. 液. 溶液. 液 側 が 陰 極 で あ る.. 此 の 塩 流 の 高 圧 に よ る 変 化 は 前 諸 例 と全 く同 様 で あ る.第6図(a),(b)は 及 び400気. 夫 々300気. 圧. 圧 の 加 圧 例 で あ る.. 第6図. 第8図. 3.. 0.65%. {0.25モ. Ringer氏. 液. ルNaCl水. 溶 液. 此 の組 合 せ で はRinger氏. 液 側が 陽極 で あ. る.発 生 す る電 流 の 大 き さ は 各 例 に よ り,かな. か に 上 昇 し,圧 力 を 除 く と僅 か に 低 下 して 略. り相 違 する が,電. 元 の 値 に 戻 る.此 の 電 圧 変 化 は 実 験A〜Cに. 圧 が 加 圧 の 瞬 間 著 減 し,降. 圧 の 瞬 間 著 増 す る事 は 前 例 と全 く同 じで あ る. 於 け る よ うに,圧. (第7図).. で は な い.尚 発 生 電 圧 の 時 間 的 変 化 も実 験A. D.. 力 変 化 の 瞬 間 と云 う程 急 激. 〜Cの 場 合 に 此 し 著 し く小 さ く,周 囲 の 条 件. 電 導 子 に就 て.. 二 つ の電 導 子 の 蛙 皮 に 接 す る溶 液 間 の 濃 度. が 同 一 な ら,電 圧 は 略 一 定 の値 を 保 つ.. 差 等 に 基 因 す る電 流 が 高 圧 に よ り如 何 に 変 化 す るが 調 べ た.熱 湯 で 処 理 し て 其 の 生 命 機 能 を 破 壊 した 蛙 上 皮 の 内 面 に0.65%NaCl水 溶 液 と0.25モ ルKCl水. 溶 液 とを 接 触 さ せ る. と,若 干 の 電 流 が 発 生 す る.第8図. は100〜. Ⅳ. 総 括 並 に 考 察. 著 者 は 先 に 上 皮 流 に 及 ぼ す 高 圧 の作 用 に 就 て 報 告2)し た.此. の 上 皮 流 は 接 触 す るRinger. 氏 液 の 一 方 を 種 々 の 塩 類 溶 液 に 更 え る と,既. 400気 圧 の 圧 力 に よ る此 の電 流 の 変 化 で あ る.. 存 の 電 動 力 が 変 化 し,そ れ も単 に 電 圧 の大 小. 何 れ の場 合 も電 圧 は,圧. に 止 らず 方 向 が 逆 に な る事 さ え あ る.Orberi5),. 力 を 作 用 させ る と僅.

(4) 2086. 岡. 橋 田6)等 は 蛙 を,Hober4),杉7),. 田. 勝. 喜. 第9図. Overton10). 等 は 筋 肉 を 用 い て 塩 流 を 観 察 して 居 る.著 者 が 本 実 験 を 行 つ た の は,先 し た よ うに,高. の 研 究1)2)で 推 論. 圧 で形 質 膜 の透 過性 の亢進 が. 招 致 され る の で あ れ ば 塩 流 の 場 合 も加 圧 に よ りイ オ ン の 移 動 が 起 り,そ れ に 基 く電 動 力 に 変 化 が 生 ず る で あ ろ う と考 え た か ら で あ る. 元 よ り塩 類 効 果 或 は 其 の 濃 度 効 果 の 機 序 に 就 て は 前 記 各 氏 の 説 明 が あ る.就 中Bernstein の 膜 説 に よ れ ば,塩. 類 浸触 部 が電 気的 陰 性 の. 場 合 は 其 の 部 で透 過 性 が 増 して 既 存 の 電 気 二 重 層 の 一 部 が 消 失 す る よ うに な り,浸 触 部 が. 第10図. 電 気 的 陽 性 の 場 合 は 膜 の透 過 性 が 一 層 減 じて, 其 の部 の電 気二 重 層 の生 成が 更 に高 度 に な る と仮 定 す る.そ. し てHober9)は. 此 の透 過 性 の. 変 化 が 形 質 膜 の膠 質 性 変 化 に 基 く と考 え て 居 る. 細 胞 透過 膜 の性質 が 細胞 組 織 の種 類 で異 る 事 は 勿 論 で あ り,筋 肉 と上 皮 とで は そ れ を 透 過 す る イ オ ン の 種 類 に よ り当 然 難 易 の差 が あ ろ う.本 実 験 で は 上 皮 の 内 面 に 二 つ の電 導 子 を 接 触 させ て 電 動 力 を 測 つ た の で 形 の 上 か ら は 筋 肉 に対 す る 塩 類 効 果 の 実 験 に 似 るが,用 い た 組 織 が 蛙 上 皮 で あ る 限 り,上 皮 形 質 膜 の 特 異 な 透 過 性 に よつ て 生 じた 電 気 二 重 層 が, 発 生 す る電 動 力 の 基 で あ り,結 局 本 実 験 は 斯 る形 質 膜 の 特 異 な 透 過 性 が 高 圧 の 影 響 で 如 何 に 変 化 す るか を 観 察 した 事 に な る. 前 記 実 験 成 績 を 通 覧 す る と一 般 的 に 塩 流 の 高 圧 に よ る影 響 は 第9図 せ る.図. のbは. の よ うな 模 型 に 表 わ. 加 圧 点, eは 降 圧 点 で, a‑b. がE1,. KClがE2に. 当 る.又 実 験A.. はE1,. E2両 電 極 に 於 け る電 気 二 重 層 が 殆 ん. ど同 程 度 で あ る為,少. し状 態 が 変 化 す る と電. 流 の 方 向 が 逆 に な る(第2図),同. に 維 持 され た 電 圧 は 加 圧 の 瞬 間 著 減 し(b‑c),. 験 成 績 を 見 れ ぼ,電. 加 圧 状 態 を 持 続 す る とc‑d‑eの. に 当 り,陰 に な つ た 方 がE2に. 経過を示. し,降 圧 の 瞬 間 急 上 昇 してe‑f‑gの た ど る.此. 経過を. の電 圧 変 動 の 形 は 著 者 の 先 の 研. 究2)の 場 合 と全 く同 様 で あ る.. 示 す 如 く,上 皮 内 面 に 接 す る. 二 つ の 電 導 子E1,. E2の. 部 分 に 出 来 る電 気 二. 重 層 に 程 度 の 差 が あ つ て, AがBに 二 重 層 を 作 る とす れ ば 当 然E1はE2に て 陽 に な る筈 で あ る.実 験A.. E2両. 様 に し て実. 極 の 陽 に な つ た 方 がE1 当 る.元. 比 し強 く 対し. 1.で はNaCl. より. 部 の 電 気 二 重 層 は 環 境 変 化 に よつ. て夫 々 異 る程 度 で 変 る.而. して此 の標 本が加. 圧 され る と何 れ の 場 合 も,E1,. 本 実 験 の 場 合 塩 流 の 発 生 を 膜 説 よ り考 え れ ば,第10図aに. E1,. 2.で. 差 が 減 少 す る の は,E1,. E2両. E2間. の電 位. 部 に起 つ て居. る電 気 二 重 層 が 夫 々 変 化 して,両. 部 の二重層. の強 さの 差 が 少 くな る為 で あ ろ う.此 の電 気 二 重 層 の 変 化 は 多 分 同 質 の もの で あ る が,程 度 は 塩 類 種 別 毎 に 相 違 す る.第10図. のaがb. に な れ ば 電 圧 が 下 る し, cに 進 め ぼ 電 流 方向.

(5) 細 胞 膜 透 過 性 に 及ぼ す 高 圧 の 影 響. は逆 に な ろ う.実 験A.. 2. の場 合 は そ の 例 で. あ ろ う.. 尚 実 験Dを. 2087. 併 せ 考 え る と,圧 に よ る 塩 流. 電 圧 の 真 の減 少 或 は 増 大 は,実 験 成 績 の 値 よ. 以 上 は電 気 二 重 層 の 変 化 を 二 重 層 の 減 少 と 仮定 して 解 釈 した が,加. 圧 の 場 合,此. り も大 き い と考 え ら れ る.高 圧 に よ る膜 透 過. ○電 気. 性 の 変 化 に 基 く電 圧 の 変 動 と,僅 少 で は あ る. 二 重 層 の一 部 消 失 は 凡 て 圧 力 の 作 用 に よ る細. が 電 導 子 か ら発 生 す る電 圧 の 圧 変 化 との 代 数. 胞 膜 透 過 性 の亢 進 に起 因 す る と 考え ら れ る.. 和 が 実 験 成 績 に於 け る電 圧 の 減 少 或 は 増 大 と. 即 ち大 気 圧 下 或 る陽 イ オ ン の み を 透 過 し 得 る. し て 観 測 さ れ るか らで あ る.. 細 胞 膜 は,加 圧 に よ り其 の 部 の イ オ ン透 過 性. 以 上 の よ う に蛙 上 皮 塩 流 の 高 圧 に よ る変 化. が 増 して他 の 陽 イ オ ン乃 至 陰 イ オ ン も透 過 可. は,高. 能 に な る と考 え れ ば,電. 云 う考 え 方 で よ く説 明 出 来 る.著 者 の 先 の 研. 気二 重 層 の一 部が 消. 失 す る結 果 に な ろ う.勿 論E1,. E2両. 極 部は. 大 気 圧 下 で も既 に イ オ ン 透 過 性 が 異 な り,両. 圧 の 作 用 に よ る細 胞 膜 透 過 性 の 増 大 と. 究1)2)を 併 せ 考 え,此. 透 過 性 を亢 進 させ る と結 論 し た い.. 部 の電 気 二 重 層 の 差 異 に 基 く塩 流 が 成 立 す る と同 様,高. Ⅴ. 重 層 に 相 違 が 出 来 る筈 で あ る.其. 1.. の 内,膜. の. 響 を強 く受 け,換 は弱 いE2よ. 言 す れ ぼ 撰 択 性 の 強 いE1. り圧 力 に よ る 影 響 が 大 ぎ く, E1,. E2間 の電 圧 が 減 少 す る の で あ ろ う.. て加 圧 前 の 状 態 に 戻 る為,其. 電 圧 は 加 圧 時 に低 下 し,降 圧 時 に 上 昇 す る. 3.. の 瞬 間,膜 透 過. が 降 圧 に よ る電 圧 の. 急 上 昇 に な つ て 現 わ れ る の で あ ろ う.. 4.. 著 者:第. 一 編 .本. 誌.. 2). 著 者:第. 二 編.本. 誌.. 3). Engermann:. Orberi:. ち 電 気 二 重層 を強 く作 る状 態 に あ る. 膜 の 方が 高 圧 に よ り,大 き い 影 響 を 受 け る. 擱 筆す るに当 り終 始御懇篤 な る御 指導 と御校 閲を 賜つ た恩師 林敎授 並に御助 言を賜つ た西 田敎授 に対 し深 く感謝 の意を 表す.. 献 6). 橋 田:J.. Biochem.. I,. (1922). 21,. II,. (1922). 43.. pfluger. Arch.. 6,. (1872). 97,. 7). 555.. 220,. そ して 膜 の イ オ ンに 対 す る撰 択 性 が 強. い 程,即. 文 1). 此 の 電 圧 変化 は 上 皮 組 織 の 細 胞 膜 透 過. 性 が 高 圧 の 作 用 で 亢 進 す る為 に 起 る と考 え ら. ち まち膜 の 内 外 に再 び元 の よ う. な電 気 二 重 層 が 出 来,之. 此 の 電 流 は 高 圧 の作 用 で 変 化 す る が,. れ る.. 性 の亢 准 に よ り許 され て 居 た イ オ ン の 透 過 は 阻 止 され,た. 蛙 上 皮 の 内 面 に 種 々 の塩 類 溶 液 を 接 触. 2.. 次 に 斯 る状 態 で 降 圧 す る と透 過 性 は 復 元 し. 5). 論. させ る と,其 の 種 類 に 応 じ て電 動 力 を 生 ず る.. イ オ ン に 対 す る撰 択 性 が 強 い もの 程 圧 力の 影. Hober. 結. 圧 下 イ オ ン透 過 性 の 亢 進 も両 部 で. 差 が あ り,上 記 の よ う に 加 圧 下 両 極 の 電 気 二. 4). 処 で も高圧 は 細胞 膜 の. 杉:JaP.. J.. med.. Sci.. Biophysics.. III (1935). 27. R.. pfluger. (1928). Arch.. 106,. (1904). 599.. 558.. Zeitschr.. Biol.. 54 ,. (1910). 329.. 8). 大 和:岡. 医 誌.. 9). 橋 田:生. 物 の 電 気 発 生.岩. Overton. E.:. 10). 64巻,. pfluger. 5号,. (1952). 859.. 波 生 物 学 講 座. Arch.. 105. (1904). 176..

(6) 2088. 岡. Department. 田. of 1 Physiology, Okayama (Director:. Effects. 勝. of Hydrostatic. 喜. University Medical School.. Prof. Dr. K.. High. Prsesure. of Plasma. Membrane. III.. On. Hayasi). on. the Permeability. Salt Current By. Katuki. Okada. In case any high pressure(that amounts to 400 atm.) has been directedtoward isolated frog'sskin, electricpressureof saltcurrent reduces considerably. These factsmay probably ascribedto the augmented permeabilityof plasma membrane of the epithelium,due to high pressure..

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