筋収縮系におよぼす陰Ionの効果

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(1)Reports. 【Science. Yokohama. the. of. National. University,. II, No.. Sec. 8,. 1961】. 筋収縮系におよぼす陰Ionの効果酒 The. Eぽect. 敏. Skeletal. the. of. Toshio Laboratory, Faculty. Howarth. Yokobama. polarization. of the. some. less than. somewhat. It is of considerable are. reactions solution･. increased. SCN-,ト, tion. with. however･. contraction,. NO￣,. (K]o.. the. tinder. effect. SCN-,. the. I-, caused. after. it. we. NO-,. was. no. [K]o and be. chemical. in. Ringer's. the. to. chloride. a. reached. The. by. a. way. anions,. concentra_. less than. was. chemicalreactions. released. transient. other. maximum. is first. [K]. A. k.in° of contraction. of the. some. of the. sol.,. concentration.. such. excitation.. contraction.. from. potassium. that. of remarkable. depolarization. a. chloride-Ringer's. changing. the. some. release. at. 25-30mM. to. be. associ_. depolarization. of. above.. demonstrated. Br-. by. could. mentioned. whether. by. de･. a. can. COntraCtion. in motion. set. causes. that. suggested. concentration. the. procedure. that Br-. indllCe. to. examine. in. lOmM. at. (1960). potassium. induced. seems. Ⅰ-, NO-,. conditibn. Furtbermore, SCN-,. started. Accordingly, with. able. needed. the. constant to. Horowicz. to. i/nduced. the. at. 1961). reqtlired. muscle. this was. Br-. of potassium. 40mM.,. the. 30th,. Unive､rsity,. Science. and. physiologically. raising. 20-30mM,. to. up. that. signi丘cance by. produced. Starting. &. that. reactions. chemical. Muscle. National. Art. June. (1957), Hodgkin. Nitrate. SAEAI. of Liberal. (Received: flill &. Iodide,. Excitation.Contraction. the. on. Coupling. Physiological. 夫. Thiocyanate,. of Ions. Brpmide. 井. this chemical effect. in highp〇tassium. Ⅰ･準. at. reactions. associated. first stadium. [K]o. 20min.. within. chloride-Ringer's. wi也. solution.. ･]. 筋線維の筋鞘における興奮が,筋収縮系(Actomyosin)に如何なる過程を経て到 Engelmann. 達するか?の生理学的問題は,. (1873),. Retzius. (1881), Tiegs. (1924)等. により古くから論ぜられて来た｡しかしながら,細胞生理学,分子生物学のレベルにぉいて近年再びこの課題が脚光をあび,特に電気生理学的知見ならびに電子顕微鏡的微細構造が解明される(Bennet,. 1955;. Rennet. &. Porter,. 1953;. Edwards. と共に,機能と構造の関連性を中心とする多くの研究(Huxley&Taylor, 1959;. Peacby Sandow. &. Porter,. 1959)が行われはじめた｡. (Fujino. et. (1947, 1952)は,この過程をExcitation-Contraction. et. 1958;. al.,. al,. 1956). Huxley,. 1960). ･Coupling. System.

(2) 112. 酒. とよび,. 井. 敏. 夫. potentialによつて誘起される筋収縮の問に一連の生理学的連鎮反応の. action. いくつかの段階を想定しなければならいと提案した｡最も支持され得るものとして筋. 形質膜を境と,_丁る筋内外に見られる膜電位 (Hodgkin &耳atz, 1949)の変化,一般的にほd占polarizationがExcitation-Contrac-. Coupling. tion. (以後E-C (Kufner,. られている｡. ,coupling)のactivationに引金的役割を演じていると考え 194･6; Sten-Knudsen, 1954; Buchthal & Sten-Knudsen, 1959) (Taylor,. すなわち,筋収縮に先行して膜電位変化の必要性は否定し得ない｡ &. watanabe. Ayabe,. 1956)この様な立場からE-C. 1953;･. couplingをみた時,膜電位変化. が次の如何なる過程を引き起し収縮系の情動をもたらすか?の考察は未だいくつかの学説(Weber Morales. &. &. Porzhel,. 1954;. 1956;. Csapo,. Botts,. Goo-dall. Bay, 1954;. Csapo.&. &. St-Gy6rgyi, Suzuki,. Sandow,. 1953;. 1952;. 1957)が存在し統一的見解. に達していない｡高濃度. Potassium. 溶液に生筋を浸漬することにより,急激な膜電位下降が起り･. (Ku皿er, 1946)_筋収縮が随伴する｡(Sandow,. 1955)この筋収縮発現に. anion特に. Cl-をNO3TIに置換した条件下で膜電位の大いさが一定であろにも拘らず筋収縮高は. 増大されるoまた,正常膜電位標本でもNO8-,. SCN一に撃締高の増大,収縮経過の延. 長ならびに渦動電流のafter-potentialの増延を行わしめる｡ Hill. &. Macpherson,. 1954;. Lubin,. 1957)すな･はち,. (Ritchie, 19541,. SandowのE-C. 1954z;. couplingに作. 用してこの系のいづれかの部分を増強あるい特反応の促進を行つているものと考えられる｡永井,藤野(1959)は筋弛緩物質であるgranule(筋肉額粒)に対するanionの効果を調べた結果,その作用を除外し得ないとしても形質膜自体に一層強い関与をおよ (1950)のいうActin に対する polyぼしていると考察している｡したがつてGuba E-q merization効果があるにしても生筋のレベルでanionの作用機序を考える場合, couplingの初期階梯であるdepolarizationと典範している部分に作用している様に思える｡. 最近, Hodgkin. &. Horowicz. による筋収縮に対するNO3-,. (1960)は, Kよhn & SCN-の効果”に刺激され,. Sandow. (1950)の" NOB-,. Potassium. SCN-の形質膜に. 対する作用態度,ならびに収縮を起すに必要な【K】o濃度開値を測定し,筋収縮を起すに SCN-が役割を演じていることを報じている.こ必要な化学反応系賦清に対しNO3-, [K]oでの実験の中で, C卜環境下でほPotassium闇値濃度は少くとも25-30mM [K]o以下に低下せしめる｡また,KC1 あるが,NOB-,SCN-の存在で聞値濃度を20mM 20mM溶液中でdepolarizationせしめた状態で,膜電位を変えることなしに,. Cl￣か. らNO3一環境に置換すると筋収縮が現れる事実は興味あることである｡少くと一も16mM. 【K].以上の高濃度Cl-Ringer氏液中に浸漬すれば,膜電位は criticalレベルに達し & Watanabe, 1955),情動電位の発生は抑卸せられ (Eodgkin & Katz, 1949; Ⅲagiwara ている.また,20mM[K].の濃度を変えずに,Cl-'のみをNO3一に置換しても膜電位の変 `それにも拘らず上述の現象が -動は,数mVで収縮を発現するに必要な変化でほない｡.

(3) 筋収縮系におよぼす陰Ionの効果生ずることは,. depolarizationによつて未知の. E-C. 113. couplingを成立せしめる因子が. 賦宿され,これがanionによつて増強されることによつて収縮の活動系が起つたものと解し得られよう｡本論文は,. E-C. coupling系に存在すると仮定し得られる上述した未知の因子を追究することに中心を置いて行われたものである｡. ⅠⅠ｡実筋標本は,. Japanese. toad. (Bufo. 験. 方. 法. vulgaris)のM.. sartoriusを使用した｡筋標本. の創出に先立ち,背髄穿刺を行い,下腹部動放からd-tubocurarine. junction伝導遮断を待つてからM.. neuro-muscular. 3mgを注射し, M.. sartoriusの露出を試みた｡. sartoriusは,先づ筋線維の損傷を与えぬ様に筋膜剥離をなし,渡部から恥骨縫合までの長さをを抜関節直角位で測亀. 静止時筋長(lo)とした｡恥骨ならびに挺部を付着さ. M･. せたままで易U出された. d･. 6mg/100cc,. sartoriusは,静止時原長に保つたまま. tubocurarine含有の正常Ringer民液に浸潰し,直径2-3mmの筋束に分離された｡正常Ringer氏液および試験液はすべて上述の濃度にd-tubocurarineを含み,たえず 99%. 02,. 1%. CO2により泡だてられた｡. 所達の如く分離された筋束は,木綿糸で筋線維両端部を等張性梓杵に装着され,筋収縮の変化が記録装置に措記出来る様にした｡記録装置に措記された収縮高は,梓杵の拡大率から筋自体の収縮高に換算(ll)し,静止時原長を基にJして収縮率を算出した｡＼. 正常Ringer氏液の組成は,. 114.6mM. NaCl;. 2.5mM. KCl;. 1.8mM. CaC12;. NaHCO3でpHを8･6および7.3に調製した.各高濃度PotassiumRinger. 2･4mM. 民液は,正常Ringer氏液のNaCl, 30mM,. 40mM,. KClの入換えで,. 45mMおよび90mM上K】... 10mM,. 16mM,. 20mM25mM,. Ringer氏液を調製し,鯵透圧を一定な. る様にした｡次に, Anion-Ringer氏液は, 100%置換するよう, をもつて行った.. iodide,. thiocyanateを除きNaCl, nitrate,. thiocyanate場合は,. KCl〉の有するC卜を. bromideのsodium一塩およびpotassium一塩 NaCl,. KClのCl一摸度が50%,. 75%,. 88%. になる如く上述の方法で調製され,場合によつてほ100%置換を行つた｡実験成績ほ,産卵期を終つた5月から6月の2ケ月間の筋県木から得られたものを主とした｡. ⅠⅠ･実′験 (A). 成. 績 NOB,. Potassium･contractureおよび膜電位変動のない収縮に対するSCN-,卜,. Br-の効果 25mM. [K]o Chloride-Ringer氏液に15分間,筋標本を前処理〔た後,. 【K]o thiocyanate-Ringer氏液中に浸潰すると,約30秒で最大短縮高に達する収縮が. 25mM. 生ずる｡すでに,. Hodgkin. &. Horowicz. (1960)が,単一筋線維標本を用いて20mM.

(4) 酒. 114. 井. 敏. 夫. 【K]｡chloride-Ringer氏液中に30秒間浸潰してdepolarizationを行い,その膜電位 Cl-をNO3-に入れ換えると1kg/cm2の張力発生が,数秒以内. を固定したままで,. Cl￣を12mMだけSCN￣に置換したものでも同. に起ることを報告している｡また,. time様の結果が得られている｡単一筋線維で得られた成績と,筋束での結果とは, SCN-, Ⅰ￣,NO3￣, Brと,筋線維細胞 courseの点で比較することは困難であるが,. 間におけるC卜との置換速度を考慮に入れれば,収縮発現速度はかなり近似して来よう｡. 高潰度【K]. Chloride-Ringer氏液中前処理も,筋束中央筋線維の膜電位下降が所定の高さまで進行するためには浸漬時間も延長せしめなければならない,そのたの安全率を考え,前処理時間を10-15分間とした｡したがつて,この前処理でいわゆるPotasdepolarizationが一定の高さまで進行すれば,筋は再び静. sium_contractureが生じ,. 止時原長に復する｡それより,. anion置換を行い,それによつて生ずる筋短縮高の測定を行つたoこの測定を行つてから,筋標本を充分正常Ringer氏液で洗い,膜電位の anion-. repolarizationが完了したと考えられる時期にそれぞれ所定の高濃度[K]o Ringer氏液中に速かに浸漬, てEodgkin. &. Potassium-contractureの発生を観察した｡これによつ. (1960)同様, Potassium濃度聞値を求めてみた｡. Horowicz. 形 40,. 義 .義誘ぷ Q). 30. ･=.貞品∈. bq. Lt). 夏豊蓋. .t=_. とil. 召宅長. 芝 ≡. 芸g3. uつ N. 盟_▲_.+三L+...呈j CI. SCN. C). 10. 0 251. a. I.Cl. 京. 盟+_呈j_ ･CI. mM,.. 氏. Cl. ○ (′). l血 h 4). ”) l■ 1ひ. bD 亡. 戻. 20. 【ピー+. ･冨e. bL) 亡. Oi. 違. I?. ニ∠. 1■ 4). d. Ed. = ∈. _雪 Ct. ∈ ゝィ. く). Z. く> くP. 一寸. 亡. E. E:. ト. ○. 亡. :乙. 亡. ∈. ￣云. ○ く∫). ⊂〉 N. 90. 三三. 山++ c I. SCIl. CI. -■. mM･K. ■■■■■■■■■■■■■■-'. C). sc*. ■-. water. temperature:. 22oC,. 8･6,. pli:. Time. marker:. 6. sec･. 溶液置換の際に見られるnotchはartifact･第1図. Thiocyanate使用の際, といつているので,. Hodgkin. &. Horowicz. (1960)は,高濃度では復原性が悪い. Chloride-tbiocyanate置換%をそれぞれ50,. として実験を試みた｡その結果,復原性の点に関し異常は認められず,. 25,. 12および. 12%以上であれ. 6%.

(5) 115. 筋収縮系におよばす陰Ionの効果ばanion置換による短縮高ほほぼ近似であることを知つた｡したがつて,本論文で取扱う実験成績は,. 50%溶液で得られたものであるo各高濃度[K]oChloride-. thiocyanate. Ringer氏液で前処理され,その後Chlorideを他のanionに置換して生ずる筋短縮高 16mM [K]o は, 10mM [K]｡から25mM [Ko]までの濃度問では濃度と共に増大し, [K[oおよび30mM [K]oで最大値をを越えると筋短縮高は著しく増大する｡ 25mM 示し,. thiocyanate. 40mM【K]｡では全く筋収縮が現れなくななつてしまう｡第1図ほ, I-,. を用いた実験例であり,第2図は上述した各実験成績を,VSCN-, 解. NO3NおよびBr-. % 5(). 50. ,?,. 7'. √1. SClヾ. 40. 亡くノ. 30. 40. ′ l=￣ 4}. 30. ○. 邑. 董払￣￣￣一￣､ー､tl.i f=. bL) ⊂: ⊂:. 20. 20. O. .j= の. I 10. I. ∼. i. ヽ. I. I 1. 2. 3. 5. 1O. 10. 20. う. 0. oo. 2. 3. 5. 10. loo. 20. t(-皿M. t(-rnM %. 9ち. 40. 40. cr-一. 亡ニ. 冒. NOB. 30. .96. / ∫. d} 【ユ.. f1. F:. 20. 亡. bJ) 仁. bO. 一E:. .≡ ⊂; もl. dJ. 亡 ○. (⊃. 10. ,= (′). 10. Br. C qJ. .Ⅰ= u). v￣丁￣. 3. 汁:語-￣￣領一￣￣￣￣町｢あ 2. 実線はそれぞれの[K].膜電位変位変化なしによる. 5. 50. 1 00. K･loM Anion置換で生じた筋収桁. --×---×-はSCN￣ --○---o--はAnion存在によるPotassium･contracture; からCl一に置換の際に見られる筋収縮; --⑩---CI一-はPotassium-contracture の対照｡第2図. の効果を前処理[K】｡濃度と筋短縮高の関係ならびにPotassium-contractureの短縮高を図示したものである｡以上の実験成績以外に, の場合,. thiocyanateは特異の現象を有し,低濃度【K]o溶液中で. tbiocyanateでは筋収縮が発生せず,一定時間tbiocyanateで処理されてか. らChloride置換の際にのみ一過性の収縮が生ずる｡特に,この筋収縮は,正常Ringer. 氏液(2.5mM (B). 【K]o)で最大値を示した｡ (第3図). Anion効果におよぼすRepolarizationの影響前項で述べた如く. polarization. state. anomalous. anion置換によつて生ずる筋収縮は,前処理のde(それぞれの【K]oで達する膜電位のレベル)に依存し一定範囲の. depolarizationが必要である｡勿論,. Potassium-contractureはdepolarizationの時. 間的勾配が筋収縮を引き起すまでの過程に介入しているわけである｡一定度の低下した.

(6) 116. 酒. 井. 敏. 夫. % 40. 30. 10. 0 Cl. SCN. Cl. 10皿in.. %50. 40. 30 % 20. 30 20. 10. 10 0. 0. 千 cb｡1i｡｡. Composition NaCl Composition. of CトRinger'Sol: 114.6mM, KC1 2.58mM,. CaC12. 1.8. mM,. NaHCO3. 2.38mM.. of SCN-Ringer'Sol:. NaC1. 57.3mM,. mM,. NaHCO3. Water. † sucroseま. temperature:. NaSCN. 57･3mM,. KC1. 1.49mM,. KSCN. marker:. 6. 1.49mM,. CaCl2. 1.8. 2.38mM. 22oC,. C卜での生ずる筋収縮は, 等張庶糖溶液でも発現する｡. pⅢ:. 8.6,. Time. sec.. NaClをCholine-Cblorideで置換した場合でもまた, 第3図. 膜電位でCblorideをanomalous. anionに置換して発現する筋収縮ほ,正常Ringer. 氏液に戻すと速かな弛緩に移行し静止時原長に復することは前述した｡しかし,これほanomalous. anionとcblorideとの置換のみでなく. repolarization. の因子が加わ. つて弛緩促進を行つていると考えられれる｡そこで,第4図の如く,それぞれ所定の【K】o濃度からanion置換と同時に[K】o濃度の低い溶液に入れて筋収縮の生起を観察した｡すなわち,. [K]oならびに. 25mM 40mM. 度を低下する試みを50% 16mM. [K]oによるdepolarizationstateから20mM [K]o甲状態から30mM. [K]o,. SCN-Ringer氏液で行つた｡. [K]oにrepolarizationを起させた場合にほ,. 25mM 25mM. [K]o,. 16mM. [K]o レベルに【K]o濃 [K]oから20mM 【K]｡,. SCN￣による筋収縮高は25mM 【K]oのままで行つたものに比べ減少している.前項で観察した16mM [K]o, 20mM.

(7) 筋収縮系におよぼす陰Ionの効果. 117. a/o. 50. 40. ”(]o mM Pb. ?. 30. 30. q) U h. I. A) CL. I. ∈. I. b瓜【コ. l. 己. 1. A). 1. ･∼. 1. ⊂〉. 1. I-{. h. 1. (〇. 1 I. 読lo. 王. l. a. 【コ. I. ･∈ 20. r. ■￣￣｢ l. I. '呂. l l. N. l. l. '5o /oも. 1. ト. O. しI･イ. ト. 1. J2. 1 I l. l. L. I. :. I-O. 1. l l. 1. 1. l. l. 1. l. 1. l. 1. l. l. 1 I. l. ∫. 一_. _∫. )一■. 0. __:_L___i I. L___, L昌ヨ ;. _/. 20. l 1 1. 10. 1 1 1. 1 L. 0. CI t-. ■■-. Water. 20oC,. temperature:. pH:. SCN. ■■-. 8.6,. Time. marker:. 30. sec.. 溶液【K]o濃度を現わす｡第4図. mM. a/o 40. ー. --. 40. 玩-Aq-￣￣￣. 30. 30. .._ーJ. 仁 4) U. : 軒-￣. l■. q) a. l. .≡ bβ. ;B---+. 20. 20. l l. 【コ. ._._. ●一. [K]｡. _._+I. 己 a). J.J. h. 10. 10. ●. ,co ∽. /β 0. 0. 10. [K]. ●J↓A:. 25ぅ20mM. 実線-01△-は,. ●J↓B:. 30. 20. 40. mM. 25→16mM. ▲JA:. 40→30mM. ▲JB:. 【K]o濃度を一定にしたままでanion置換を行つたものo 第5図. 40→25mM.

(8) 118. 酒. 井. 敏. 夫. 【K]oのレベルのままで得られた筋収縮高と比較して差が認められなかつた｡これは, の効果が直接観測される筋収縮高に影響を与えた結果とは考えられな 40mM [K]oから30mM [K]o, 25mM [K]o レベルに【K]o濃度を. repolarization. い｡これに対し,. 40mM. 低下させた条件でほ,. [K]o レベルで全く. が惹起されるようになる｡. ○, △実線,それぞれの【K]o濃度でのanion置換を行っ. て得られた筋収縮で, J. B,. A,. 25mM. A,. (●); JJ. B,. (▲)は, repolarizationを同時に起さ. (第5図). せて得られた実験成績である｡. (C). 交換で発現しなかつた筋収縮. anion. 【K]oChloride-Ringer氏液浸漬時間とSCN￣による筋収縮発現機序の関. 係について｡ anomalous. anionがPotassium-contracture発現に要する【K]o濃度聞値を低下 & Horowicz, せしめ得ることは,単一筋線維標本(Eodgkin 1960)同様,筋束におい 25mM. ても認め得られた｡上述の実験の如く,. [K】oChloride-Ringer. 氏液によつて. depolarization. stateに置いてから,さらに高漢度【K】o Chloride-Ringer氏液に入れ 25mM 換えても筋収縮は発現しない｡すなわち, 【K】oから45mM 【K]o,90mM[K】｡に入れて生ずる膜電位変化は,収縮系のaCtivationには有効でない｡発生に対するcritical 25mM. action. potential. levelの関係と賛同している｡. 【K】oのままでanion置換によつて生ずる筋収縮も,前処理の25mM【K】｡. Chloride-Ringer氏液浸漬時間が20分以上になると最早この現象は生起しなくなつてしまう｡また,たとえ25mM. [K]o. 50. b〕己. br E:. 40. L†. L a). (7コ. 烏. 40. 壬). 亡■..1. ロ. 25mM. 30. K SCN･Ringer's. F] 0. ●一. (】. 30. th. Sol.. pD. cj. 葛･g. 巨-_5 rロ ○ 〔コ(凸. 賀B 召忘. 20. 一. ●･1 .仁■. 瞥害. 毒pdS10■. 90rnM. ⊂】. K. Cl･Ringer's. 15 1()_姐.......▲_______正一_ 20 25. Time. Solution solution. 8.3; pH:. -time. in. ln. 25mM. before. transfering. Water. temperature. ○. 10. 蓋.;. Sol.. 45mM. 冗 Ringer's. 0. 5. 10 Time. mln.. I( Ringer's into. the. test. SoJ･. Ringer's. thiocyanate. ･l⊃. 'BA:. Sol.. 45mM且 Cl･Ringer's. K. 45rnM _20. Z3. hD. 義.!. Incubation. thiocyanate-Ringer. r. 口 =5 L ∼. i1 -. ら A. [K]o. ;'oo. 鶴. て!. 45mM. thiocyanate-,. Sol.. 15. Incubation-time. in. Solution. transfering. before. 25. 20. in min.. 25mM. Ringer's. into. the. test. solution.. -○-○-: 換したもの. 25mM. :. 25.3oC. [K]o Cl-Ringer氏液から. pH: 25mM. 45mM. ー●-●-,. -△-△-:正常Ringer氏液から置換したもの第6図. 8.3;. Water. temperature:. [K]o, 45mM [K]o, 90mM. 24oC. [K]o SCN･Ringer氏液に置 [K]o Cl-Ringer氏液に.

(9) 119. 筋収縮系におよばす陰Ionの効果. 【K】oか. 氏液に入れ換えても筋収縮は発現しない｡この浸漬時間以内において25mM ら45mM. [K]oによるdepolarizationが収縮系に対し有効であるか否かを観察する目. 的を以つて第6図に示す如き実験を試みた.実験の結束,. [K]oから45mM[K】o. 25mM. によつて生ずるdepolarizationは,特別収縮発現機序には関係しない｡したがつて25 【K】oの条件によつて,収縮系をactivateするに必要な状態が生起され得るが,. mM. Cl￣, SCN￣の置換で. この状態は少くとも20分以上は持続されない｡また,たとえ,. も大きな膜電位変動でも筋収縮は起り得ない｡これに反し,浸漬時間が20分以内であれば,. [K】o濃度変化による膜電位変化の効果ほ認め. anion置換のみが有効に現われ,. Ringer. られなかつた｡この場合,再び正常. [K]o,. 45mM. 氏液で充分洗瀕してから. SCN-Ringer氏液に入れ換えれば著明な筋収縮は起り得る｡. ⅠⅤ.実験成績に対する考察 SCN,. 以上の実験成績から,党づ,. I, NO3. および. Br. の. がPotassium･. anion. & Padsba, 1959; contracture発現に要する【K【o濃度聞値を低下せしめ得る(告utter Hodgkin & Horowicz, 1960)事が,筋束を用いても同様に観察出来ることを認め得た｡また. 20mM. [K]o Chloride-Ringer氏液から20mM. 【K】oNitrate-Ringer氏液に筋. 線維を置換した時,膜電位変化が僅少にも拘らず筋収縮が起り得る(Hodgkin wicz,. &. Horo-. 1960)がSCN-,Ⅰ-,NOB-,Br-の何れにおいてもSCN-<I￣<NO3-<Brのorder. で認められる事を知つた｡後者の場合,膜電位変化がなくても,ある程度のdepolariza･ tion. し得ないが,. stateにあれば,見掛上収縮系をactivate. anomalous. (Eodgkin. 用で筋収縮発現に必要な化学反応が引き起され得る可能性を示唆している｡ &. Horowicz,. 1960;. Hill &. Howarth,. の作. anion. 1957)本実験成績でも,それぞれの[K]o濃度. レ-ルで前処-てEY-堅1n濫による膜電位状態に置いに置換すると筋収縮の起ることに一層 F. thiocyanate,. iodide,. nitrateおよびbromide. の確証を与える結果となつた｡ここで発現し得られる各anionの結果は,上述の順列濃度は. にしたがうが筋収縮を発現するに要する前処理の[K]o. 25-30mM. を. [K]o濃度を越える. maximumとして一定濃度範囲が存在している｡すなわち30mM と発現は抑制的となり,40mM. [K]o. [Ko]以上では全く,anion置換を行っても筋収縮発現横. 序は失われてしまう｡勿論,前処で生ずるPotassium-contractureの結果,筋収縮系をactivate. し得る反応系が消失したとも考えられよう｡. これらの実験とは別に,外溶液の[K]｡を増すと酸素消費量が増加(Fenn,. lo侍(25. し,正常Ringer民液[K】｡の4倍(10mM)量から熱産生の増加が現れ, mM)量で最大値を示す(Solandt, 同様の実験を行い熱発生は10mM 高値に達し,. 1936)実験成績がある｡. 1931). Hill &. [K].からCl一環填でも増加し,. Howarth 20mM. (1957)ち [K]oで最. NO.-およびⅠ-は一層強い熱発生の促進を行うことを認めた｡筋収縮と. 熱発生量とは正確には平行関係がない(Hodgkin. &. Horowicz,. 1960)と考えられるが. 筋細胞内の代謝昂進が外溶液[K]o濃度に影響されていること否定し得られないであろ.

(10) 120. 酒. 非. 敏. 夫. う｡したがつて,筋収縮系のactivationに必要な化学反応が闇値下である程度活動し始めていることは考えてよいと思われる｡この化学反応をSCN￣,. Ⅰ￣,NOB-,Br-が一. 層促進せしめ,収縮発現の閲値にもたらしたものと考えればたとえ著しい膜電位変化がなくても,. Csapo(1959)紘,. anion置換で筋収縮発現の機序が説明出来る｡. depolariza-. tionによつて筋細胞内の結合CaがIon化することにより,このCa＋＋が他のtriggering. actionがあれば収縮系と共離し得るように考えているが,本論文で論ずるある化学反応と如何なる関連を有するかほ不明である｡高濃度【K]o (90mM)によるPotasの収縮高を. sium-contracture. Ca＋＋はE-C. Ca＋＋が増強せしめ得ることが知られているものの,. couplingのいづれの部分にもそれぞれ関連しているので現在のところ特. 定の過程に限局せしめること困難と思われる｡ Depolarization. stateに置くことにより,収縮系と共離し得ると思われる化学反応の. 生成が,一定の【K]o濃度範囲に存在するという事実ほ,. 25mM. ることにより筋収縮は発現し得る様になる｡. 25mM. [K】othiocyanateに置換す. 【K】oのレベルで,anion置換の結. [K]o Cl-Ringer氏液の置換で急速な弛緩に移行するが,. 25mM. 果発現した筋収縮は,. [K]oのレベルで筋収縮が発現し. [K]oプうゝら30mM [K】o,25mM. 40mM. ないにも拘らず,. repolarizationをanion置換. 40mM. と同時に行った実験からも証明出来る｡特に,. [K】oCl-Ringer氏液では弛緩行が遅延する傾向にある｡これは,一定度以上の. repolarizationにほ弛緩を促進せしめ得るが,一定度以下のrepolarizationでは上述. の化学反応生成が抑制されずに幾分持続していると考えられる｡ stateの条件下で,上述した化学反応の生成は,少. 一定範囲内のdepolarization. Cblorideを他のanionに置換し. くとも20分以上を経過すると効果を失い,たとえ. ても筋収縮系の活動を起し得ない｡実験結果からすると,前処理時間の短いものの方が収縮系に大きな影響を与えている｡これは,. depolarizationの進行と共に,収縮系と典. 範し得る化学反応が急速に生成され,時間の経過と共に減弱するか,あるいはこの生成. を抑制する反応系が生じたものと考えられる｡以上の実験成績は,溶液のpH(7.3;8.6) による相違が認められなかつたが,. Brecht. (1960)等の実験と共に将来研究を進めて行. く予定である. Hodgkin. &. Horowicz. (1960)の見解によればaction. 表面の現象であり,筋収縮kL-必要な系ほendoplasmic Huxley. &. Taylor. E-C. coupling. の間に. reticulum. は,. SCN-,I￣,. Cl￣のmobilityよりも小さい｡また,. tubular. に興奮伝達の系を想定した｡真島(1959)は,. spike-activation. reticulumに対応せしめている.. reticulumから始まるという. Ⅰ-bandの刺激実験から. (1958)は,毛管電極によるA-,. 構造を有するendoplasmic. potentialの発生は形質膜. link. の過程を入れ,これを. NOB-, Conway. endoplasmic. Brの水和度から考えこれらanion &. More. (1945),およびⅢarris. (1958)によるanionの膜透過の結果ほ,形質膜ならびにendoplasmic. reticulumの. これらanionの吸着能による電場の問題として重要な手掛かりを与えるものであろう｡ depo-. 最後に,以上の考察から次の如き一つの模式図を考案して見た｡すなわち, 1arizationを契期として静止状態にあつた化学反応系(Er)が情動状態の. El*. に励起.

(11) 筋収縮系におよぼす陰Ionの効果されたとする｡. Er,. 121. El*の問にほ,静止期に平衡関係が成立している｡この平衡関係ほ. depolarizationによつてある時間内でKl>K2の反応を示し,. は,. 電位変化およびanomalous. El*はさらに強い膜. E皇*の状態に成り得る.さらにE2*は,. anionによつて. Caffeine. K5 > K6. Anomalous. ions. K3>K4. Depolarization. ￣. ￣. `￣l-. -一￣-￣￣￣1.￣l'一一￣￣￣1. :. Ca＋＋. K3>K4早. Kl>K2. Kl. ▲.. Activation. K3. 1. on.. 1 l. ･*. El*≠E2キ基EA*ーc. Mg＋＋ K. K6. Er≠ K乏 K1<KI. I(8 < K`. Repolarization. Activation. !. off Relaxation. I l. ca･十I_”__J. ._,_._.___…_…__. R elaxatiorL. ニ｡o二｢. Resting. J. Excitati.n. トMuscle. Activation. -. Membrane I I. 書. I. I. l. _I. I. I. I. sRaer.Ci::ll:Smmic ; 1-. Actomyosin. +. 第7図. EA*の生成物は,. EA*に移行し得られる｡ triggering. actionを有する｡. 平衡関係が成立している｡に対する. caffeine. Actomyosin-ATP系のactivationに必要な. El*,およびE2*間ならびにE2*,. EA*を仮定したのは,他の実験(1959,. EA*問にほ静止期には. 1960)である骨格筋. Excitation-Activation･Contraction. 効果の成績からの仮定と,. の. 過程および細胞構造の部分を対応して試みたものであるo勿論,これはあくまでも仮定であり,今後の研究によつて実証して行くための道しるべである｡ Ⅴ.摘. 要. 1.筋束を用いてPotassium-contractureにおよぼすSCN￣, 果を観察した結果,. Cl-に対して,これらanionは,. I￣, NO8￣,. Br-の効. 【K]o間借濃度を減少せしめ得る. ことを知つた｡ 2.. Chloride-Ringer氏液中の【K]o. 濃度の増大によつて. に敏感なある化学反応が生成され,この反応は少くとも10mM -30mM. [K]oでmaximum. を示す｡. 30mM. SCN一,. から始まり, 【K】o. [K]o以上の濃度では,. いは,抑制せられる傾向にあつた｡生成せられた化学反応は,上述の SNC->Ⅰ￣>NO3I>Brの順であつたo 強され,その効果は,. Ⅰ￣,NO3-,. Br￣ 25. 生成が消失ある. anionにより増.

(12) 122. 酒 ◆3.. 井. 敏J夫. Chloridei∴thiocyanate置換と†K]o濃度変化で起し得るrepblarizationを同. 時にあわせ行っでも,上述の､ある化学反応の生脚3:,. .一定濃度【Ko]に限定せられる範.. 国労ミあるこ.とを認冷た｡. 4.この生成反応はdepolarizati9nと共に急速に生成され,一定の時間経過(20分) で消失するか,抑制せられる傾向にあつた｡ Coupling. Excitation-Contraction. 5.以上の実験成績から,. Systemに存在する. 生理学的過程について模式図的考察を行った｡. (実験の便宜を与えられた慈恵医大名取教授に感謝の意を表します.) 献. ⅤⅠ.文 Ⅲ.. BENNET,. S.. Medリ34,. breast. fibers. and.. Academy. csApo, CsApo,. Am･. study. of. microscope. electron. Am.. Anat.,. J.. rfo_wl.,. Phys･. J･. sectioned. 61.. 93,. in muscle propagation striated York activa,tion･, Annals of the New. Impulse. (1959)･. role of the internal ,the Sciences., 81, 422.. A.. T. and StJZUKI, Nat. Acad.'sci.,. A.. muscle･,. in. currents. of. (1954).. Csipo,. An. (1953).. STEN-KNUDSEN. and. A.. proc,. of striated. structure. 46.. FRITZ.. BucfITIIAL,. ､of. concepts. rR. S. and･PoRTER,′K. do耶estic muscle of the. H.. BENNET,. ModernL. (1955).. link. A. between. Studies. (1959).. living. ``modelsガand A preliminary. (1957).. on. note. Nature･,. muscle･,. 1019･. 173,. coupling･. excitation-contraction. 43, 278. on. New. Ann.. coupling･,. excitation-contraction. York. Acad･. Sci., 81, 453. CoNWAY,. MoRE;. J. and. E.. P; T.. cytophysiology. endoplasmic T.. FENN,. W.. 0.. (1930).. irritable FuJINO,. GuBA,. E庁ect. (1950).. the. muscle. (1956). to. T.,. J. Physiol/,. YABU,. on. (1955).. examined. with. a. Compara-. role. the. of. quergestrifte. 93,. op･ the. of. consumption. 124.. YAMAGUCHI,. TAEAHASEI,. S.And. muscle丘ber. in. model. the. response. 318.. 186,. ions. H.,. on. the. die. tiber. factors. other. and. anaerobiosis Amer.. Nature,. the. 7,･ 155.. Physiologie.,. ges.. MuROYA,. of halogen A. WATANABE,. membrane. VAIJI･EJO-FREIRE･. Unt占rstichungen. of electri.cal stimulation. Effect. S. and. A.. and. muscles.,. tripbosphate.,. adenosine. IhGIWARA,. of. effect. and. (1960).. of F.. Arch.. non･irritable MATStJSⅡIMA, T.,. M., M.. The. SANTOS. Microskopische. Pfltigers. Muskelsubstanz.. for. constants. permeability. striated muscle with special reference Cytol･, 2, 143･ Biochem･ J. Biophys.. of. r6ticulum.,A W. (1873).. ENGELn(ANk,. anion. and. 170.. 156,. membraneリNature, muscle丘ber EDWARDS, G. A., H. RusEA, P. SotJZA tive. Cation. (1945).. F-actin., The. Nature,. effect of. intracellular. No･. 4194,. 439･. tetraethylammonium. on. chloride. 129,. ∫.Pbysiol.,. micro-electrode.,. 513. HARRIS, HILL,. A.. Anion ･E. J. (1958)1 Ⅴ. and tlowARTⅡL,. bolism. frog's. of the. interaction. J. Ⅴ.. A.. mecbanical HoDGEIN,. A.. of the. L. giant. axon. L.. Proc.. KATZ,■. of. B.. frog･muscle., The Roy.. The (19■54). in skeletal. state P.. -of single. response. and. (1957).. sartorius.,. Ⅴ. and MACPⅡERSON, tbe duration of the active 甘oDGKIN, A. L and IIoROWICZ,. HILL,. in. (1960).. The. the squid.,. The. 141,. 351･. the. metaT resting effect of potassium Soc. B, 147, 21. ■effect brdmide on iodideよnd of nitrate, on. Roy.. muscleリProc. effect. muscle丘bresリJ.. (1949).. J. Physiol･,. of nitrate Physiol.,. effect of,sodium ∫.Physiol., 108, 37.. ions. Soc.. B,. 143,. and other■ anions 153, 404. on. the. electrical. ､81. on. the. activity.

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