고양이 회장 종주근에서 Na-Ca 교환 기전의 특성에 관한 연구

우재석,서덕준,김용근,이상호 대한생리학회 1989 대한생리학회지 Vol.23 No.2

Na-Ca Exchange in Sarcolemmal Vesicles Isolated from Cat Ileal Longitudinal Muscle

우재석,서덕준,김용근,이상호,Woo, Jae-Suk,Suh, Duk-Joon,Kim, Yong-Keun,Lee, Sang-Ho The Korean Physiological Society 1989 대한생리학회지 Vol.23 No.2

고양이 회장 종주근에서 세포막 소포를 분리하여 $Na^+$의 농도 경사에 의존하여 일어나는 $Ca^{2+}$ 이동의 특성에 대하여 연구하였다. 막소포 내부에서 외부로 향하는 $Na^+$의 농도 경사 존재시 $Ca^{2+}$의 축적이 현저히 증가하여 $Na^+$ 의존성 $Ca^{2+}$ 축적을 보였으며, 이는 외부용액에 $Na^+$ ionophore인 monensin을 처리시 소실되었다. 한편 이러한 $Ca^{2+}$ 축적의 증가 작용은 $Na^+$에 특이적이었으며 $K^+$, $Li^+$, $Rb^+$, $Cs^+$ 및 choline이온은 $Na^+$의 작용을 대치하지 못하였다. $Ba^{2+}$, $Sr^{2+}$, $Mn^{2+}$ 및 $Cd^{2+}$ 등의 2가 양이온들은 0.5 mM의 농도에서 $Na^+$ 의존성 $Ca^{2+}$ 축적을 억제하였으나 $Mg^{2+}$은 이 농도에서 억제 효과를 보이지 않았다. 막소포 외부의 pH를 pH 6.0에서 8.5까지 증가시 $Na^+$ 의존성 $Ca^{2+}$ 축적이 증가하였다. Amiloride는 0.5 mM 이상의 농도에서 $Na^+$ 의존성 $Ca^{2+}$ 축적을 유의하게 억제하였으나 diltiazem 및 vanadate는 이 농도에서 유의한 억제효과를 보이지 않았다. 동력학적으로 분석하여 측정한 $Na^+$ 의존성 $Ca^{2+}$ 축적의 $Ca^{2+}$에 대한 $K_m$ 값은 $18.2\;{\mu}M$이었으며 5초에서 측정한 $V_{max}$값은 689.7 pmole/mg protein이었다. $Ca^{2+}$ 축적에 대한 $Na^+$ 농도 경사의 효과를 동력학적으로 분석한 결과 막소포 외부에서의 $Ca^{2+}$에 대한 친화도에는 변화없이 최고 이동치만 증가시켜 전형적인 비상경적 작용 양상을 보였다. $Ca^{2+}$ 축적에 대한 $Na^+$ 농도 경사의 효과를 $Na^+$ 농도에 따라 측정하여 Hill plot을 시행한 결과 Hill coefficient가 2.52로 나타났다. 막소포 내부로 향하는 $K^+$ 농도 경사하에서 valinomycin을 처리하여 막소포 내부에 양전위를 발생시킨 결과 $Na^+$ 의존성 $Ca^{2+}$ 축적이 증가하였다. 이와 같은 결과들은 고양이 회장 평활근에서 분리한 세포막에 $Na^{+}-Ca^{2+}$ 교환기전이 존재하고 이는 다른 조직에서 밝혀진 것과 유사한 특성을 지녔으며 electrogenic한 기전으로 작용할 가능성을 시사하였다. Effect of a $Na^+$ gradient on $Ca^{2+}$ uptake was studied in isolated sarcolemmal vesicles of cat ileal longitudinal muscle. $Ca^{2+}$ uptake was markedly stimulated in the presence of an outwardly directed $Na^+$ gradient. External $Na^+$, monensin and A23187 abolished the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake. Monovalent cations such as $K^+$, $Li^+$, $Rb^+$, $Cs^+$ and choline could not substitute for $Na^+$ in enhancement of $Ca^{2+}$ uptake. Divalent cations such as $Ba^{2+}$, $Sr^{2+}$, $Mn^{2+}$ and $Cd^{2+}$ but not $Mg^{2+}$ inhibited the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake. Increase in external pH in the range of 6.0 to 8.0 stimulated the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake. Amiloride inhibited the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake at concentrations above 0.5 mM, whereas diltiazem or vanadate did not. The apparent Km of the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake for $Ca^{2+}$ was 18.2 ${\mu}M$ and apparent Vmax was 689.7 pmole/mg protein/5 sec. Kinetic analysis of the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake showed a noncompetitive interaction between internal $Na^+$ and external $Ca^{2+}$. The dependence of $Ca^{2+}$ uptake on internal $Na^+$ showed sigmoidal kinetics and Hill coefficient for internal $Na^+$ was 2.52. Inside positive membrane potential generated by imposing an inwardly directed $K^+$ gradient and valinomycin significantly stimulated the $Na^+-dependent$ $Ca^{2+}$ uptake. These results indicate that a $Na^+-Ca^{2+}$ exchange system exists in the sarcolemmal membranes isolated from cat ileal longitudinal muscle and it might operate as an electrogenic process.

외인성 Estrogen이 한우 암송아지의 성장과 유선 및 유방의 발달에 미치는 영향

우재석,최광수,박강희,신원집,최호성,나승환,신기준,임석기 한국동물번식학회 1994 Reproductive & developmental biology Vol.18 No.1

The effects of exogenous estrogen on growth, mammary development, and the age at which the first estrous symptoms are detected were investigated for the first time in Korean native heifers at 6 months of age. At 90 days after treatment, weight gains of heifers implanted with 10 mg of estradiol were not different from those of the control heifers. However, weight gams of heifers implanted with 20 mg of estradiol were significantly increased at 90 days by 18%, relative to control values. At 180 days, cumulative weight gains of heifers implanted with either 10 mg or 20 mg of estradiol averaged 6.7% or 17.8%, respectively, greater than controls. But these values were not statistically significant. Regardless of dosage, teat diameter gains in the treatment groups were significantly increased at 90 days about 159%, relative to controls. Cumulative teat diameter gains in the heifers implanted with either 10 mg or 20 mg of estradiol were also significantly increased at 180 days by 100% or 128%, respectively, compared to controls. Teat length gains in the heifers implanted with either 10 mg or 20 mg of estradiol were significantly increased at 90 days by 200% and 295%, respectively, compared to controls. Cumulative teat length gains in the heifers implanted with either 10 mg or 20 mg of estradiol were significantly 265% and 325%, respectively, higher than controls. The heifers implanted with either 10 mg or 20 mg of estradiol showed a significant increase in teat volume gains at 90 days of 282% or 246%, respectively, over those of the control heifers. Cumulative teat volume gains in the heifers implanted with either 10 mg or 20 mg of estradiol were significantly increased at 180 days by 251% and 244%, respectively, compared to control values. However, there were no significant differences m gams of teat diameter, length and volume between heifers implanted with 10 mg and 20 mg of estradiol regardless of 90 days or 180 days. Heifers implanted with 10 mg or 20 mg of estradiol showed the first estrus 20 or 124 days, respectively, faster than controls. Overall, These data strongly suggest that estradiol implantation into heifers stimulates growth and mammary development and hasten the age at which the first estrus in Korean native heifers is observed.

사람의 적혈구에서 용혈성을 이용하여 측정한 음이온 교환특성

우재석,김용근,황일용,Woo, Jae-Suk,Kim, Yong-Keun,Hwang, Il-Yong 대한생리학회 1986 대한생리학회지 Vol.20 No.2

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. 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.

특별강연 및 일반연제 발표 : P2 뉴클레오티드 수용체에 의한 집합관 세포 기능의 조절

우재석 ( U Jae Seog ),김용근 ( Kim Yong Geun ),이상호 ( Lee Sang Ho ) 대한신장학회 1999 춘계학술대회 초록집 Vol.18 No.2

가토 신피질 절편에서의 K-pNPPase활성에 대한 Ouabain 및 Vanadate의 영향

우재석(Woo, Jae-Suk),김용근(Kim, Yong-Keun),이상호(Lee, Sang-Ho) 대한생리학회 1985 대한생리학회지 Vol.19 No.2

Na-K-ATPase의 일부로 알려져 있으며 intact cell에서도 쉽게 활성의 측정이 가능한 K-pNPPase활성을 신피질 절편에서 측정하여 ouabain에 영향을 받는 산소 소모량 및 세포내 전해질 함량, 그리고 microsome에서 측정한 Na-K-ATPase활성에 대한 ouabain 및 vanadate의 효과를 비교 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 신피질 절편에서 p-NPPase활성은 60분간 시간에 직선적으로 비례하여 증가하였고 이중 1 mM ouabain에 의해 억제되는 K-pNPPase활성은 악 55% 정도로서 전 incubation기간 중 일정한 값을 보였다. 2) K-pNPPase활성을 50% 억제하는 ouabain 및 vanadate의 농도는 각각 7.9 X 10^-6M과 1.3 X 10^-5M이었다. 3) 신피질 절편에서 측정한 전체 산소 소모량 중 1 mM ouabain에 의해 억제되는 부분(ouabain-sensitive fraction)에 대한 ouabain과 vanadate의 50% 억제 농도는 각각 6.3 X 10^-6M과 2.5 X 10^-5M로서 K-pNPPase에서의 값과 유사하였다. 4) Ouabain 및 vanadate에 의한 세포내 Na⁺ 및 K⁺함량의 변화 양상은 절편에서 측정한 K-pNPPase활성의 변화 양상과 유사하였다. 5) Microsome에서 측정한 Na-K-ATPase활성은 10^-3M의 ouabain이 나 vanadate에 의해 완전 억제되었으며 50% 억제 농도는 각각 1.2 X 10^-6M과 1.6 X 10^-6M로 1 mM ouabain에 영향을 받는 K-pNPPase 활성 및 산소 소모량을 50% 억제하는 농도보다 ouabain은 약 5배 vanadate는 약 15배 정도 낮았다. 이상의 결과로 미루어 가토 신피질 절편에서 측정한 K-pNPPase활성은 Na⁺-K⁺교환 점프의 활성을 나타내는 좋은 지표가 될 수 있으며 특히 세포막을 통한 물질 이동이나 세포의 기능에 대한 영향과 Na-K-ATPase활성에 대한 영향을 동시에 보고자 할 때는 microsome에서 측정한 Na-K-ATPase활성보다 더 이상적이라고 사료된다. This study was carried out to investigate whether the K-pNPPase activity in renal cortical slices can be used as an index for measuring the activity of Na⁺-K⁺ exchange pump. The K-pNPPase activity, Ouabain-sensitive oxygen consumption add intracellular electrolytes content in slices, and Na-K-ATPase activity in microsome were measured and the effects of ouabain and vanadate on these were observed. The results are as follows : 1) p-NPPase activity in slices increased linearly with incubation time during 60 minutes, and K⁺-dependent, ouabain-sensitive fraction was about 55% of total p-NPPase activity. This value was almost the same through out the incubation time. 2) The concentrations of ouabain and vanadate for 50f inhibition of K-pNPPase activity were7.0 X 10^-6M and 1.3 X 10^-5M, respectively. 3) The ouabain-sensitive oxygen consumption in slices was reduced to 50% of control value by 6.3 X 10^-6M ouabain or 2.5 X 10^-5M vanadate. These concentrations were similar to those for 50% inhibition of K-pNPPase activity. 4) The trends of intracellular electrolytes change by ouabain and vanadate were similar to those of the change in K-pNPPase activity. 5) The Na-K-ATPase activity in microsome prepared from renal cortex was completely inhibited by 10^-3M ouabain or 10^-3M vanadate and the concentration for 50% inhibition was 1.2 X 10^-6M in ouabain and 1.6 X 10^-6M in vanadate, which were much lower than those for K-pNPPase activity or ouabain-sensitive oxygen consumption in slices. These results indicate that K-pNPPase activity measured in renal cortical slices is a better index for evaluating Na⁺-K⁺ exchange pump activity than Na-K-ATPase activity measured in microsome.

가토 결장뉴에서 Barium에 의한 수축의 특성

엄민숙,우재석,김용근 부산의대 1988 부산의대잡지 - 부산대학교 의과대학 Vol.28 No.2

Effect of pH on PAH Transport in Brush Border Basolateral Membrane Vesicles of Rabbit Proximal Tubule

김용근,우재석,이상호,Kim, Yong-Keun,Woo, Jae-Suk,Lee, Sang-Ho The Korean Physiological Society 1988 대한생리학회지 Vol.22 No.2

The effect of pH on the rate of PAH uptake was studied in rabbit renal basolateral membrane vesicles (BLMV) and brush border membrane vesicles (BBMV). In the absence of Na in incubation medium, a decrease in external $pH(pH_0)$ led to an increase in probenecid-sensitive PAH uptake by BLMV. In the presence of Na, the probenecid-sensitive PAH uptake was unaltered when the $pH_0$ decreased from 8.0 to 6.0 but further decrease in $pH_0$ to 5.5 increased significantly the uptake. The probenecid-sensitive PAH uptake was not affected by an alteration in pH per se in the absence of a pH gradient with or without the presence of Na. However, the presence of Na stimulated the probenecid-sensitive PAH uptake in all pH ranges tested over that measured in the absence of Na. A similar pattern of pH dependence on the PAH uptake was observed in BBMV but the presence of Na did not alter the probenecid-sensitive PAH uptake in the presence and absence of a pH gradient. Kinetic analysis for BLMV showed that Na or pH gradient increased Vmax of the probenecid-sensitive PAH uptake without a change in Km value. These results suggest that PAH is transported by $OH^-/PAH$ exchange process in the luminal membrane, but the pH dependence in the BLMV is not unequivocally consistent with an anion exchange process. The PAH transport is dependent on Na in BLMV but not in BBMV. 가토 신장 근위세뇨관에서 분리한 brush border membrane vesicle(BBMV)과 basolateral membrane vesicle(BBMV)에서 rapid filtration 방법으로 PAH 이동에 대한 pH의 영향을 관찰하였다. BLMV에서 용액내 Na이 없을 때 외부 $pH(pH_0)$를 8.0에서 5.5까지 감소시켰을 때 probenecid-sensitive PAH 이동은 유의하게 증가되었다. 용액내 Na이 있을 때 $pH_0$가 8.0에서 6.0까지 변화하여도 PAH 이동에는 영향이 없었으나 5.5까지 더욱 감소시켰을 때 PAH 이동이 증가하였다. 그러나 vesicle 내 외에 pH gradient없이 $pH_0$를 내부 $pH(pH_1)$와 동일하게 변화시켰을 때 PAH 이동은 영향을 받지 않았다. PH gradient가 없을 때 시험된 pH범위에서 Na은 PAH 이동을 증가시켰다. BBMV에서도 BLMV에서와 유사한 pH 의존성을 보였으나 Na의 존재는 PAH 이동에 영향을 미치지 못하였다. BLMV에서 동력학적 분석 결과 일정한 $pH(pH_1)$에서 $pH(pH_0)$ 감소는 Km에 변화없이 PAH 이동에 대한 Vmax를 유의하게 증가시켰다. 이러한 결과로 BBMV에서 PAH 이동에 대한 pH의 영향은$OH^-/PAH$교환기전에 기인하는 것으로 추측되나 BLMV에서 pH 의존성은 음이온 교환기전만으로 설명될 수 없다. 또한 BLMV에서는 PAH 이동이 Na에 의존하나 BBMV에서는 Na에 의존하지 않음을 가르킨다.

Kinetics of Organic ion Transport Across Rabbit Renal Brush Border and Basolateral Membrane Vesicles

김용근,우재석,이상호,Kim, Yong-Keun,Woo, Jae-Suk,Lee, Sang-Ho The Korean Physiological Society 1987 대한생리학회지 Vol.21 No.2

가토 신피질에서 분리한 brush border membrane (BBM)과 basolateral membrane vesicle (BLM)에서 유기 음이온인 p-aminohippuric acid (PAH)와 유기 양이온인 tetraethylammonium (TEA)의 이동에 대한 동력학적 분석을 하였다. BLM에서 PAH에 대한 Km과 Vmax값은 각각 $0.34{\pm}0.02\;mM$과 $0.22{\pm}0.07\;nmol/mg\;protein/20s$였으며 BBM에서 각 값은 $8.46{\pm}0.57\;mM$과 $4.43{\pm}0.40\;nmol/mg\;protein/20s$였다. BLM에서 용액내 Na의 제거는 PAH에 대한 Km 값에는 영향없이 Vmax 값을 변화시켰다. BBM에서 TEA이동에 대한 Km과 Vmax 값은 각각 $0.55{\pm}0.15\;mM$과 $1.04{\pm}0.23\;nmol/mg\;protein/20s$였으며 BLM에서 각 값은 $0.46{\pm}0.04\;mM$과 $0.61{\pm}0.06\;nmol/mg\;protein/20s$였다. BLM에서 측정한 유기 이온들의 이동에 대한 Km 값이 신절편이나 분리된 tubule에서 보고된 값과 일치함을 보였으며 이러한 결과는 신세뇨관 세포막을 통한 유기 이온들의 이동 특성이 membrane vesicle을 분리하는 과정에서 변하지 않았음을 가르킨다.

Acute Kidney Injury Models: Focus on the Therapeutic Effects of Stem Cell in Preclinical Approach

남현숙,우재석,우흥명 한국임상수의학회 2010 한국임상수의학회지 Vol.27 No.5

Stem cell-based therapy is under intensive investigation to treat acute renal failure (ARF). The purpose of this study was to evaluate available ARF models, and suggest a model appropriate to therapeutic evaluation of the stem cells in preclinical approach by determining the optimum concentration of nephrotoxic agents and duration of ischemia induction. Three different types of available acute kidney injury (AKI) animal models were analyzed using rats: Cisplatin (saline, 5 and 7.5 mg/kg, IP) or glycerol (saline, 8 and 10 ml/kg, IM)-induced nephrotoxicity as toxic models and ischemia-induced (sham, 35 and 45 minutes) nephropathy as an ischemic model. The relevance and applicability to investigate especially the regenerative ability of stem cells were evaluated regarding morphology, renal function and survival at this time point. In the point of renal function, 10 ml glycerol/kg and 7.5 mg cisplatin/kg model in toxic models and 45 min model in ischemia models showed significant decrease for the longer observation time compared to 8 ml glycerol/kg, 5 mg cisplatin/kg and the 35 min ischemia models, respectively. All groups were observed no mortality except 45 min-ischemia model with 50% survival. Histological significant alterations including cast formation in the tubular lumen, tubular necrosis and apoptosis were revealed on the second day in either ischemiaor glycerol-induced models, and on day 5 in cisplatin-induced models. The results indicate that ischemia 35 min-,cisplatin 7.5 mg/kg- and glycerol 10 ml/kg-induced AKI would be ideal animal models to monitor a outcome parameter related to the therapeutic effects on renal function with noninvasive techniques in the same animal at multiple time points. Our findings also suggest that the best time points for the functional or histological interpretation of renal will be on day 2 in both glycerol- and ischemia-induced AKI models and on day 5 in cisplatin-induced AKI.