흰쥐 뇌 미토콘드리아에 의한 superoxide radical의 생성과 이 radical이 미토콘드리아 및 미토콘드리아 외 물질에 대한 독작용과 그 기전에 관한 연구 = Generation of Superoxide Radical from Rat Brain Mitochondria and Mechanism of Its Toxic Action to Mitochondrial and Extra-mitochondrial Components

국문 초록 (Abstract)

흰쥐 뇌 미토콘드리아에 의한 O₂^-⋅ 의 생성과 이 radical의 유해작용 및 그 작용기전을 알아보기 위하여 본실험을 수행하였다. Succinate와 antimycin존재하에서 미토콘드리아는 O₂^-⋅을 생성하였으며 이는 SOD-inhibitable NBT환원으로 확인되었다. 동일 조건에서 H₂O₂는 일차생성물인 O₂^-⋅의 dismutation으로 생성됨을 알수 있었다. 상기조건에서 미토콘드리아의 막지질이 파괴되었고 반응액에 첨가된 isocitrate dehydrogenase와 적혈구에 각각 불활성화와 용혈이 초래되었다. 이같은 작용은 Fe⁺⁺이 있을때만 관찰 되었다. 그리고 독작용은 superoxide dismutase 혹은 castalase에 의해서 억제되었다. 또한 methional을 첨가하였을 때 ethylene이 생성되었으며 그 생성은 Fe⁺⁺에 의하여 현저히 증가하였다. Ethylene 생성 역시 상기 효소에 의하여 억제되었다. 따라서 미토콘드리아에서 발생된 O₂^-⋅은 거대분자 및 세포에 독성을 나타낼수 있으며 이같은 작용은 Fe⁺⁺의 촉매작용에 의한 O₂^-⋅와 H₂O₂의 상호작용으로 발생되는 OH⋅ 에 의한것으로 추측되었다. 이상의 결과는 미토콘드리아가 유독성 산소 radical을 발생하므로 조직손상을 시킬 수 있다는 가능성을 시사하는 증거라고 생각되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The generation of O₂^-⋅ and its toxic effects were studied with rat brain mitochondria. The production of O₂^-⋅ from mitochondria in the presence of succinate and antimycin was demonstrated by SOD-inhibitable reduction of NBT. Although succinate can support the O₂^-⋅ formation, the highest rate needs antimycin indicating that blockade of electron flow in the respiratory chain augments the univalent reduction of molecular oxygen. Under this condition, H₂O₂ was also observed to be produced. But its formation appears to be derived from the dismutation of the primary product, O₂^-⋅ since the rate of H₂O₂ production was markedly decreased by NBT and ferricytochrome c. The O₂^-⋅ and H₂O₂ produced were able to cause toxic actions to mitochondrial and extra-mitochondrial components as shown by lipid peroxidation of mitochondrial membrane, and inactivation and lysis of isocitrate dehydrogenase and erythrocytes added to the medium, respectively. In all the toxic actions observed, Fe⁺⁺ was required. It appears that in the toxic actions OH⋅ generated from the iron-catalyzed Haber-Weiss reaction acts as a mediator. This was supported by the finding that mitochondria in the presence of succinate and antimycin produced ethylene from methional, and Fe⁺⁺ added increased the ethylene production. The observed toxic actions of mitochondrial O₂^-⋅ may provide evidence supporting a potential role of mitochondria as a source of oxygen radicals to cause tissue damage.