Abstract
The characteristics of anion exchange with internal $HCO_3\;^{-}\;(or\;OH^-)$ was studied by determining the time course of hemolysis in isoosmotic ammonium salt solution in human erythrocytes. The effects of inhibitors, pH and temperature on the exchange between internal $HCO_3\;^-\;(or\;OH^-)$ and external $Cl^-$ were observed and the permeabilities of various organic and inorganic anions were also measured. The results were compared with data previously reported from the experiments using radioisotopes. The results are as follows; 1) SITS $H_2DIDS$ and furosemide inhibited the hemolysis of erythrocytes in isoosmotic $NH_4Cl$ solution in a dose·dependent manner, and the concentrations for lengthening twice the time for $half-hemloysis(t_{1/2})\;were\;2.3{\times}10^{-7},\;1.3{\times}10^{-7}\;and\;2.5{\times}10^{-5}M$, respectively. 2) Acetazolamide also shifted the time-dependent hemolytic curve to the right in a dose-dependent manner, and the concentrations for lengthening twice $t_{1/2}\;was\;2.4{\times}10^{-5}M$. 3) The time-dependent hemolysis was delayed by decreasing pH from 7.0 to 6.2, but w·as not affected by the change of pH in the range of 7.0 to 8.2. 4) The time for $half-hemloysis(t_{1/2})$ showed a temperature-dependency and Arrhenius plot exhibited a break point at $20^{\circ}C$. The apparent activation energy calculated from this plot was 18.1 kcal/mol between $2^{\circ}C-20^{\circ}C$ and 11.2 kcal/mol between $20^{\circ}C-37^{\circ}C$, respectively. 5) The apparent permeabilities of various inorganic anions based on $t_{1/2}$ were in the order of $Cl^->NO_{3}\;^->SCN^->SO_4\;^{2-}>SSO_3\;^{2-}>HPO_4\;^{2-}$. which was similar with the previous reports based on the experiment using radioisotopes. The results Obtained from this study are comparable with the previous data reported from the experiments using radioisotopes. This indicates that the hemolysis of erythrocytes in isoosmotic ammonium salt solution can be used as a simple and good method for the study of anion exchange in erythrocyte membrane.
사람의 적혈구에서 여러 가지 음이온들의 등삼투성 암모늄 염으로 된 용액속에서의 용혈성을 이용하여 이들 음이온들이 $HCO_3\;^-$ 혹은 $OH^-$와 교환되어 이동되는 정도와 몇 가지 억제 물질의 영향, pH 및 온도 변화의 효과를 관찰하여 그 결과를 지금까지 방사성동위원소를 이용한 실험에서 보고된 성적들과 비교하였다. $SITS.\;H_2DIDS$, furosemide등은 농도에 비례하여 등삼투성 $NH_4Cl$ 용액에서의 용혈 시간을 연장시켰으며 $t_{1/2}$를 두배로 연장시킨 농도는 각각 $ 2.3{\times}10^{-7}M,\;3{\times}10^{-7}M,\;2.5{\times}10^{-5}M$이었다. Acetazolamide도 농도에 비례하여 적혈구 용혈 시간을 연장시켰으며 $t_{1/2}$을 2배로 연장시킨 농도는 $2.4{\times}10^{-5}M$이었다. 온도를 $2^{\circ}C$에서 $37^{\circ}C$까지 변화시키며 적혈구 용혈시간을 관찰했을 때 높은 온도 의존성을 보였으며 $1/t_{1/2}$을 Arrhenius plot하였을 때 $20^{\circ}C$에서 회절점을 보였고 activation energy는 $20^{\circ}C{\sim}37^{\circ}C$범위에서 11.2kcal/mol이었다. 여러 가지 무기 음이온의 투과도를 $t_{1/2}$을 기준으로 비교했을 때 $Cl^->NO_3\;^->SCN^->SO_4\;^{2-}>SSO_3\;^{2-}>HPO_4\;^{2-}$의 순이었으며 유기 음이온 중 oxalate는 $Cl^-$보다 높은 투과도를 succinate는 낮은 투과도를 보였다. 이상의 결과를 종합하면 등삼투성 암모늄염 용액에서의 적혈구 용혈성을 이용하여 음이온 이동에 대하여 관찰한 결과들이 지금까지의 동위원소를 이용한 실험 성적들과 유사한 결과를 보여주고 있으며 특히 이동률이 빠르거나, 높은 온도범위에서의 음이온의 이동을 관찰하는데는 동위원소를 이용한 실험의 단점을 보완할 수 있는 장점도 있어 이 방법의 적혈구 막을 통한 음이온의 이동 기전과 이에 영향을 미치는 인자들을 연구하는데 간편하고 유용하게 이용될 수 있을 것으로 사료된다.
(Department of Physiology, College of Medicine, Pusan National University)
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