岡 山 医 学 会 雑 誌
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(2) 258. 井. 上. 堅 太 郎. い る た め,亜 硝 酸 ソ ー ダ と硝 酸 ソ ー ダ に よ る影 響 の 調 査 方 法. 差 を調 査 した後,酸 化 的 リン酸 化 反 応 の亜 硝 酸 ソ ー 1. ミ トコ ン ド リ ア の 分 画 体 重200g前. ダ添 加 に よ る影 響 を調 べ た.. 後 の ドン リ ュ ウ 系 ダ イ コ ク ネ ズ ミの. 肝 よ り ミ トコ ン ド リ ア を 分 離 し て 実 験 に 供 し た.ミ トコ ン ド リ ア の 分 離 は, tris‑HCl(PH. 7.4), 0.1mM. Shneiderの. sucrose,. EDTA中. 変 法 で分 画 し, 0.25M. tris‑HCI(PH 2. 0.25M. 7.4)で. の 機構 を解 明 す る 目的 で,反 応 液 を10mM. 3mM. 緩 衝 液(PH. tris‑KCl. 使 用 して比 較 を行 っ た. 結. 3mM. 洗 浄 した もの を使 用 した.. 果. ミ トコ ン ド リアの酸 化 的 リン酸 化 反応 に対 す る亜 硝 酸 イ オ ン と硝 酸 イ オ ン の作 用 の差. 反 応 液 と して, 3.5mlの0.15MKC1, 7.4)を. 7.4)を. でHogeboom,. sucrose,. 酸 化 的 リン酸 化 反 応. 酸 緩 衝 液(PH. また,亜 硝 酸 イ オ ンの ミ トコ ン ド リア膜 へ の影 響. 10mMほ. う. 用 い,反 応 温 度25℃ で反 応 し. 図1に. み られ るよ うに,硝 酸 イオ ンの添 加 によ る. 影 響 は極 く僅 少 で 呼 吸調 節 能(RCI)は. コ ン トロール. た.呼 吸 基 質 と して は コハ ク酸 ソ ー ダ5mMを,ま. 3.8か. た リン酸 化 基質 と してADP. ン を添 加 した場 合 の影 響 は 強 く発 現 し呼 吸 調 節能. 0.3mMを. 添 加 し,溶 液. 申 の 溶 存 酸 素 の 経 時変 化 を酸 素 電 極 を用 い て測 定 記 録 し,亜 硝酸 ソ ー ダ等 の添 加 に よ る影 響 を調 べ た. 実験 は 前述 の よ うに,二 酸 化窒 素 が水 に吸 収 され た 場 合 に亜 硝 酸 イオ ン と硝 酸 イオ ンに な る と されて. Fig.. 1. Effects and. of NaNO3. ,NoNO2. NaNO2＋NaNO3. oxidative. on the. phosphorylotion. (A)control (B)NoNO3. 5.7mM. (C)NoNO2. 5.7mM. (D)NaNO3. 5.7mM ＋NaNO2. 5.7mM. ら3.7に 低 下 し たの み で あ るが,亜 硝 酸 イオ. (R. C. I.)は3.0に. 低 下 した.. ま た亜 硝 酸 イ オ ンに 同 量 の硝 酸 イ オ ン を加 えた場 合 も硝 酸 イ オ ンの影 響 は少 な く,呼 吸 調 節 能 は3.0 か ら2.8に 低 下 した の み で あ っ た..
(3) 亜 硝 酸 イ オ ン と硝 酸 イ オ ンの ミ トコ ン ド リア膜 に対 す る作 用 につ い て. 259. 従 って,呼 吸 活 性 が 上 昇 して い る.ま た,図2の(脱. 亜硝 酸 イ オ ンの 作 用 State 4の 呼 吸活 性 の変 化 は,図2に. み られ るよ. うに亜硝 酸 ソ ー ダの 濃 度 が0‑5mMに. 上 昇 す るに. 共 役 時 呼 吸 速 度)/(State4の. 速 度)に. 硝 酸 ソ ー ダの 濃 度 が0‑5mMに. つ い て は亜. 上 昇 す るに従 っ て. 比 率 の低 下 が 認 め られ た. Fig. 2. Effect. of NaNO2. activity. of State. on 4. the and. relative the. ratio. State 3及 び呼 吸 調 節 能(R. 図3,図4の. よ うに, State 3の. ソ ーダ の 濃度 が0‑5mMに. of respiratory-release. C. I)に 対 す る作 用 は,. トロー ル の約70%程 て は約50%程. 呼 吸 活 性 は亜硝 酸. 上 昇 す るに 従 って コ ン. 度 に低 下 し,呼 吸 調 節 能 につ い. 度 に低 下 す る こ とが認 め られ た.. なお 本 研 究 はtris‑hydroxymethyl‑aminomethane がNH2基. を有 す る こ と を考 慮 して ホ ウ酸 緩 衝 液 を. 反 応 液 と した がtris‑HCI緩. 衝 液 を用 い た 場 合 に も. 類 似 の作 用 が認 め られ た. Fig.4. Fig.. 3. Effect activity. of of. NoNO2. on. State. 3. the. Effect. of NoNO2. ratory. control. on. the respi. index. relative. Fig.. 5. Respiratory. condition. of. borate. control or. index. on the. tris‑HCI. buffer.
(4) 260. 井. 上. 堅 太 郎. を使 用 した場 合 の方 が呼 吸 調 節 能 の 低 下 が 著 しい. Fig.. 6. Relative. condition. of. activity borate. of state or. 3 on the. tris-HCI. buffer. ま たState 4の 呼 吸活 性 は図6の ダ の濃 度 が0‑20mM程. よ うに亜 硝 酸 ソ ー. 度 の範 囲 で は,濃 度 の高 い. ほ ど両 緩 衝 液 の差 が大 き く, State 3の 図7の. 呼 吸 活性 は. よ うに亜 硝 酸 ソ ー ダ の濃 度 が0‑5mMの. 囲 で は両 緩 衝 液 の差 が大 き く, 10‑20mMの. 範 付近で. の 差 が ほ とん ど認 め られ な か っ た. 考. 察. ミ トコ ン ド リアの酸 化 的 リ ン酸 化 反 応 にお い てみ られ る呼 吸 調 節 能 は,ミ. トコ ン ドリア膜 の 微 細 な変. 化 に 対応 して変 化 す る こ とが知 られ て い る.硝 酸 イ オ ンに比 べ て 亜 硝 酸 イ オ ン を添 加 した場 合 の 呼 吸調 節 能 へ の 影 響 は,亜 硝 酸 イ オ ンの場 合 の方 が強 く現 れ,今 回 の 実 験 濃 度,. 5mM程. 度 で は亜 硝 酸 イオ ン. の 作 用 に注 目す べ きで あ る と思 わ れ る. 亜 硝 酸 ソ ー ダ0‑20mMの. 添 加 に よ り呼 吸調 節能. が低 下 した こ とか ら,亜 硝 酸 ソ ー ダの 添 加 に よ り, ミ トコ ン ド リア膜 は何 らか の傷 害 を受 けて変 化 した と考 え られ る.こ の傷 害 の結 果 は図2に み られ る よ Fig.. 7 Relative. activity. condition. of borate. of state or. 4. tris-HCI. on the 'buffer. うに亜 硝 酸 ソ ー ダが ミ トコ ン ドリア の酸 化 的 リン酸 化 反応 に 対 して 脱 共 役 作 用 を有 す る もの と考 え られ る. この結 果 は長 谷 川 等 に よ る亜 硝 酸 イ オ ン が ミ トコ ン ド リアの 潜 在ATPase活. 性 を活性 化 させ る とい う. 内 容 と も一 致 して い る. 図5〜7の. よ うに ホ ウ酸 緩 衝 液 に比 べtris‑HCl. 緩 衝 液 が亜 硝 酸 ソ ー ダ の ミ トコ ン ド リアに対 す る作 用 を緩 和 す るよ うに作 用 して い る もの と考 え られ, こ の こ とは α‑ア ミノ酸 の ア ミノ酸Nの 定 量 に利 用 され る,. α一 ア ミノ酸 の亜 硝 酸 に よ る脱 ア ミノ化 反. 応 の よ うに, tris‑HCl緩 methyl‑aminomethaneの. 衝 液 中 のtris‑hydroxy‑ ア ミノ基 に亜 硝 酸 イ オ ン. が何 らか の作 用 を及 ぼ した もの と推 定 され る.ホ ウ 酸 緩 衝 液 で は この よ うな 作 用 が な く呼 吸 調 節能 等 に 差 が生 じた と推 定 され る.こ の こ とは 亜硝 酸 ソ ー ダ が ミ トコ ン ド リアの 生 体 膜 の ア ミノ基 に作 用 を及 ぼ して い る こ とを示 唆 して い る もの と思 われ る.ま た この 作 用 は亜 硝 酸 ソ ー ダ0‑5mMで の 呼 吸 活 性 に影 響 を与 え,さ. らに10‑20mMで. 反 応 液 の 相 違 に よ る亜 硝 酸 イ オ ンの 作 用 の 差. State 4の. 同 一 の ミ トコ ン ド リア に よ る ホ ウ酸 緩 衝 液 とtris.. に関 与 して い る もの と推 定 され る.. HCI緩 衝 液 を反 応 液 と し た場 合 の 亜 硝 酸 イ オ ンの 作 用 の 差 は 図5,図6,図7の. とお り得 られ た.図5. 呼吸 活 性 の上 昇,即. はState. 3 は. ち脱 共 役作 用 の発 現. 二 酸 化 窒 素 の生 化学 的 な影 響 に 関 して は,マ. ウス. の肺,肝 蔵 組 織 の還 元 グル タチ オ ンの 減 少,ラ. ット. 同様 に亜 硝. の肺脂質 にお ける脂質過酸 化反応 など,二 酸化窒素. 酸 ソ ー ダ濃 度 に依 存 して 低 下 す るが,ホ ウ酸 緩 衝 液. の酸化作用 を説明す るよ うな研 究例が あるが,本 研. の よ うに呼 吸 調 節 能 に関 して は,図4と.
(5) 亜 硝 酸 イオ ン と硝 酸 イ オ ンの ミ トコ ン ドリア膜 に対 す る作 用 につ い て. 究 で は亜硝 酸 イ オ ンが ミトコ ン ド リア膜 へ 作 用 し細. る. 3. 胞 に傷 害 を与 え る こ とが明 らか とな り,こ の事 は生 体 膜 の作 用 に対 して新 しい知 見 を加 えた もの と考 え. ミトコ ン ド リアの 呼 吸 調 節 能 は1‑10mMの. 濃 度 に お いて低 下 す る こ とが 認 め られ た. 4. られ る. 結. 261. 二 酸 化 窒 素 が ア ミノ基 に影 響 を与 え る こ とが. 知 られ て い る こ とか ら,酸 化 的 リン酸 化 反 応 の 反 応 論 液 を ホ ウ酸 緩 衝 液,tris‑HCl緩 二 酸 化窒 素 の 生 体 作 用 に関連 して,亜 硝酸 ソ ー ダ. した結 果, tris‑HCl緩. 衝 液 につ いて 比 較. 衝 液 の場 合 に亜 硝 酸 ソ ー ダ. と硝 酸 ソ ーダ の ラ ッ ト肝 ミ トコ ン ドリアに対 す る作. の 作 用が弱 くな る傾 向 が認 め られ た.こ の こ とか ら. 用 を調 査 して 以下 の結 果 を得 た.. 亜 硝酸 ソー ダが ミ トコン ドリア生 体 膜 の ア ミノ基 へ. 1. 作 用 す る可能 性 が推 定 され た.. ミトコ ン ド リア の酸 化 的 リン酸 化 反 応 に対 し. て,亜 硝 酸 ソ ー ダは硝 酸 ソ ー ダ に比 べ て5mM程. 度 本 研 究 に あた りご指 導 い た だ い た 岡 山大 学 医学 部. の 濃 度 で は影 響 が強 く発 現 す る. 2. 亜 硝酸 ソ ー ダ は, 1‑10mMの. 公 衆 衛 生 学 教 室 緒 方 正 名 教 授,ご 協 力 い た だ い た 同. 濃度において. 教室 長 谷 川 亨 氏 に深 謝 い た し ます.. State 4の 呼 吸 活性 を上 昇 させ る.こ の こ とは亜 硝 酸 ソ ー ダ が脱 共 役 作 用 を有 して い るた め と考 え られ. 参 1) La Towsky, 2). L. W. Mc Quiddy E.L.,. Hine, C. H., Meyers, gen dioxide,. 3). 横 山栄 二: O3の. 4). 横 山栄 二: SO2とNO2及. Toljman. F. H., Wright,. effects. 考. R. W.:. of acute exposures,. 文 献 J. P.:. J. Ind. Hyg. Toxicol.,. Pulmonary. Toxico].. changes. Appl.. in animal. Pharmacol.,. 23, 129-133,. 1941. exposed to initro. 16, 201-213,. 1970. 肺 機 能 に及 ぼ す影 響,光 化学 反 応 に よ る大 気 汚染 に 関 す る学 術 講 演 会 講 演 集, 123‑143. 日本 公衆 衛生 協 会(東 京)1972. 5) Freeman,. G.,. びO3の. Stephens,. continuously exposed 17, 181, 1968 6). 換気 能 に及 ぼ す影 響 の比 較,産 業 医学, 11, 563‑568,. R. J., Crane,. to two parts. S. C.,. Furiori,. N. J.:. per million of nitrogen. Lesion. dioxide,. Arch.. Environ.. Health,. 中 島泰 知,楠 本 繁 子,陳 震 東,岡 本一 也:二 酸 化 窒 素 長期 連 続 暴 露 の マ ウス肺 の還 元 型 グ ル タ チ オ ン量 に お よ ぼす 影 響 と病 理 組 織 学 的 変 化,大 阪府 立 公 衆 衛 生 研 究 所 研 究 報 告,労 働 衛 生 編, No.7,. 7). 1969. of the lung in rats. 服 部 正 次,建 石 竜 平,中. 島泰 知:低 濃 度NO2,. COガ. 35〜41,. 1969. ス暴 露 に よる マ ウ スの 気 管 支 肺 胞 系 の形 態学 的 変 化. に つ いて,日 本 胸 部疾 患 学 会 雑 誌, 10, 16, 1972. 8) Buckley, R. D., Loosli, C. G.: Effects of nitrogen dioxide inhalation on germfree mouse lung, Arch. Environ. Health, 18, 588, 1969 9) Freeman, G., Crane, S.C., Stephens, R. T., Furiori, induced lesion on the rat lung, ibid, 18 605, 1969 10). 伊 藤 耕 三:. NO2ガ. N.J.:. The subacute nitrogen dioxide. ス 暴 露 マ ウ ス の イ ン フ ル エ ン ザ ウ ィ ル ス 感 染 に 及 ぼ す 影 響,日. 本 衛 生 学 雑 誌,. 26,. 304,. 1971. 11) Me Quiddy,. E. L.:. J. Ind. Hyg. Toxicology,. 23, 200-215,. 1941. 12) 窒 素 酸 化 物 等 に係 る環 境 基 準専 門委 員会,窒 素酸 化 物等 に 係 る測 定 法 検 討 委 員 会:窒 素 酸 化 物 等 の 環 境 基 準 に関 す る資 料(昭 和47年6月),. 25‑26,. 1972. 13) Shy, C. M., Creason, J. P., Pearlman, M. D., Mc Clain, K. E., Benson, F. B., Young, M. M. : The Chattanooga School children study: Effects of community exposure to nitrogen dioxide I, Journal of AirPollut. Control Association, 20, 539-545, 1970 14) Shy, C. M., Creason, J. P., Pearlman, M. D., Mc Clain, K. E., Benson, F. B., Young, M. M..
(6) 262. 井. : The II,. Chattanooga. ibid,. 20,. School. 582-588,. children. 上. Stady:. 堅 太 郎.. Effects. of community. exposure. to nitrogen. dioxide. 1970. 15) 環 境 庁環 境 保 健 部:複 合 大 気 汚 染 健康 影 響 調 査, 1977 16) 環 境 庁 大 気 保 全 局 企 画 課: WHO窒 17) 中 島 泰知,楠 本 繁 子: NO2短. 素 酸 化 物 に 関 す る環 境 保 健 ク ラ イ テ リア(草 案)(第7章. 期 連 続 暴露 の マ ウ ス肺 還 元 型 グル タチ オ ン量 に お よ ぼす 影 響,大 阪 府立 公. 衆 衛 生 研 究 所 報 告,労 働 衛 生 編, No.6, 18)瀬. 戸勝 男,川 上 正 澄,杉. 17, 1968. 田暉 道,宍 戸 昌夫,山 路 瑞 子,津. 田恒 之,:肺 の リン脂 質 の 生 成 に対 す る オ ゾン お. よ び 二酸 化 窒 素 吸 入 の影 響,医 学 と生 物学, 86, 317‑320,. 1973. 19) 瀬 戸勝 男,川 上 正 澄,竹 島 三 知 子,昆 真紀 子,杉 田 暉道,宍 戸 昌夫:肺 お よ び二 酸 化 窒 素 の短 時 間 曝 露 の影 響, ibid, 87, 57−60,. 20) Grey,. E. L.,. Goldberg,. の仮 訳), 1977. S. B., Patton,. Hyg. Occup. Med., 10, 423-425,. F. M.:. Toxicity. の リン脂質 の 生 成 に対 す る オゾ ン. 1973. of the oxides. of nitrogen,. Arch.. Ind.. 1954. 21) 大 気 汚 染 研 究 全 国 協 議 会,第 二 小 委 員 会 編:大 気 汚 染 ハ ン ドブ ッ ク,測 定 編, 152‑167,コ. ロナ社,東 京. 1971. 22) Utsumi,. K.:. accumulation. Relation. between. mitochondrial. of P32 in mitochondrial. 24) 長 谷川 亨,緒 方 正 名:ミ. Pi. swelling. fraction,. トコ ン ド リアのATPase活. induced by inorganic. Acta Med. OKayama,. 17, 259-271,. and 1963. 性 に 関 す る亜 硝 酸 ソ ー ダ の作 用 につ いて,本 誌,投. 稿中 25) 藤 井 暢 三:生 化 学 実 験 法,定 量 編, 191‑196,南. phosphate. 山堂,東 京, 1964.
(7) 亜 硝 酸 イ オ ン と硝 酸 イ オ ン の ミ トコ ン ド リア膜 に対 す る作 用 に つ いて. 263. Effects of sodium nitrite (NaNO2) and sodium nitrate (NaNO3 ) on the mitochondrial. membrane. by Kentaro INOUE Department of Public Health, Okayama University Medical School, Okayama (Director: Masana Ogata) Effects of NaNO2 and NaNO3 on the oxidativephosphorylation of mitochondria were studied, and followingresultswereobtained. 1) The effect of NaNO2on the oxidativephosphorylationis higherthan NaNO3. 2) Relativeactivity of State 4 is activatedby NaNO2(1-10mM) added to reaction mixture. 3) The respiratorycontrol index of mitochondriais decreasedby NaNO2. 4) The effect of NO2 on oxidativephosphorylationin the borate buffer as reaction mixture is higher than that in the tris-HCLbuffer. It is suggestedthat NO2 has a probability of the reactionon -NH2site of mitochondria..
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