二量子フィルタ-NMR法による細胞内Na^+,K^+イオンの動的パラメ-タ-の測定

双量子滤波器-核磁共振法测量细胞内Na^+、K^+离子的动态参数

• 批准号: 03231220
• 负责人: 村上 政隆
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03231220/
• 关键词: 核磁気共鳴法; 二量子フィルタ-NMR法; 細胞内Na^+イオン; 細胞内K^+イオン; 動的パラメ-タ; 分子相関時間; 四極子結合定数

^<23>Naはスピン3/2をもち、細胞質中でT_1とT_2の緩和が速く、細胞内で四重極相互作用がスピン3/2の核の緩和を促進していることが示された。水溶性の陽イオンは細胞内においても、細胞外においても、高分子のpolyelectrolyteと遭遇する。このような環境では相関時間は長くなり,四重極相互作用が ^<39>Kと^<23>Naの緩和を促進する。そしてスピン系は二つの横緩和(T_2)をもつ.今回,細胞内の ^<23>Na^+の緩和特性を詳細にするために、T_1,T_2二量子フィルタ-NMRを用い、横緩和および縦緩和速度定数の静磁場依存性を、灌流ラット顎下腺にて測定した。 ^<23>NaNMRスペクトルはWM/AMXー360wb(Bruker,8.45T),AMー200wb(4.7T),MSLー100(2.34T)spectrometer、10mm径広帯域プロ-ブを用いた。T_2二量子フィルタ-(Dー90^・ーτ/2ー180^・ーτ/2ー90^・ーδー90^・ー取り込み)、T_1二量子フィルタ-(Dー180^・ーτ/2ー90^・ーδー90^・ー取り込み)を用い測定した。オン-レゾナンスで得た自由誘導減衰(FID)信号を用い、横緩和速度定数s_1,s_2を決定した。creation time(τ)を変えて測定したFTスペクトルのピ-ク高を用い縦緩和速度定数d_1,d_2を決定した。測定値より1)static model,2)exchange modelの仮定のもと、細胞内 ^<23>Na^+の相関時間と四極子結合定数を推定した。1)static modelでは,細胞内液のNa^+の状態として均一な状態(homogeneous population)を仮定し,2)exchange model(交換モデル)では,細胞内にて,遅い運動状態のNa^+とextreme narrowing状態のNa^+が交換すると仮定した。測定値を両モデルにfittingした結果,相関係数(γ^2)がより高いexchangeモデルが支持された。excha ngeモデルの最適化の信頼性を検討すると、相関時間(7x10^<-8>sec)とS_<free>(100sec^<-1>)の値は信頼できることと、e^2qQ/hの値(1.75MHz)は最適化の誤差を含むことが確認された。設備備品として申請されたコイルインサ-トは,消耗品と見なされた為,備品としては,現有装置に付加し,Fー19測定を行うことのできる前置増幅器を購入した。このプロ-ブにより細胞内のCaイオン測定が可能になる。

^ < 23 > Na は ス ピ ン 3/2 を も ち, cytoplasm で T_1 と T_2 の ease が く and intracellular で quad pole interaction が ス ピ ン 3/2 の nuclear の ease を promote し て い る こ と が shown さ れ た. Water-soluble の Yang イ オ ン は intracellular に お い て も, extracellular に お い て も, polymer の polyelectrolyte と encounter す る. こ の よ う な environment で は phase masato は long く な り, quad pole interaction が ^ < > 39 K と ^ < 23 > Na の ease を promote す る. は そ し て ス ピ ン department two つ の cross temper (T_2) を も つ. Now back, intracellular の ^ < 23 > Na ^ + の ease features を detailed に す る た め に, T_1, T_2 two quantum フ ィ ル タ cross - NMR を い, ease お よ び 縦 moderate speed constant の static magnetic field dependence を, perfusion ラ ッ ト jaw gland under に て determination し た. ^ < 23 > NaNMR ス ペ ク ト ル は WM/AMX ー 360 wb (Bruker, 8.45 T), AM ー 200 wb (4.7 T), MSL ー 100 (2.34 T) spectrometer, 10 mm diameter hiroo 帯 domain プ ロ - ブ を with い た. T_2 two quantum フ ィ ル タ - (90 ^ D ー ー tau / 180 ^ 2 ー ー tau / 90 ^ 2 ー ー delta ー 90 ^ · ー り 込 み) and T_1 quantum フ ィ ル タ - (180 ^ D ー ー tau / 90 ^ 2 ー ー delta ー 90 ^ · ー り 込 み) were quantitatively determined by い を し た. The た free-induced attenuation (FID) signal を is determined by た and the transverse deceleration velocity constants s_1,s_2を. Determination of creation time (tau) を - え て し た FT ス ペ ク ト ル の ピ - ク high を with い 縦 moderate speed limit d_1, d_2 を decided し た. The measured values are よ 1)static model,2)exchange model, 仮 determination, <s:1> た と と, intracellular ^<23>Na^+ <s:1> related time, と quadrupole binding determination, を presumption, た. 1) the static model で は, intracellular fluid の Na ^ + の state と し て な uniform state (homogeneous population) を 仮 し, 2) exchange model (exchange モ デ ル) で は, intracellular に て, 遅 い motions の Na ^ + と extreme Youdaoplaceholder0 state narrowing Na^+が exchange すると仮 fixed た た. Determination of numerical を struck モ デ ル に fitting し た as a result, the phase masato coefficient (gamma ^ 2) が よ り high い exchange モ デ ル が support さ れ た. Excha nge モ デ ル の optimization の letter 頼 sex を beg す 検 る と masato, phase time (7 x10 ^ < - > 8 SEC) と S_ > < free (100 SEC ^ < - > 1) の numerical は letter 頼 で き る こ と と, e/h ^ 2 qq の numerical error (1.75 MHz) optimal は の を containing む こ と が confirm さ れ た. Equipment spare parts と し て application さ れ た コ イ ル イ ン サ - ト は, consumables と see な さ れ た for spare と し て は, existing device に plus し, F ー determination of 19 を line う こ と の で き る front-facing raised image editor を buy し た. The determination of intracellular <s:1> Ca プロ and ブによ が may になる.

项目成果

Murakami M.: "Ionic Basis and Energy Metabolism of Epithelial Transport" National Institute for Physiological Sciences(生理学研究所), 1-238 (1991)

Murakami M.：“上皮运输的离子基础和能量代谢”国立生理科学研究所，1-238（1991）

Wimperis S.: "Tripleーquantum sodium imaging." J.Magn.Reson.95. 428-436 (1991)

Wimperis S.：“三量子钠成像。”J.Magn.Reson.95（1991）。

Steward M.C.: "NMR relaxation characteristics of rubidiumー87 in perfused rat salivary glands" Proc.R.Soc.Lond.B.243. 115-120 (1991)

Steward M.C.：“灌注大鼠唾液腺中铷－87 的 NMR 弛豫特征”Proc.R.Soc.Lond.B.243 (1991)。

村上 政隆: "多核種NMR法による水電解質輸送機構の検討" 病態生理. 11. 101-110 (1992)

村上正孝：“利用多核素NMR方法研究水电解质传输机制”病理生理学11. 101-110（1992）。

Seo Y.: "Monitoring of intracellular ammonium in perfused rat salivary gland by nitrogenー14 nuclear magnetic resonance spectroscopy." Proc.R.Soc.Lond.B.244. 191-196 (1991)

Seo Y.：“通过氮 14 核磁共振波谱监测灌注大鼠唾液腺中的细胞内铵。”Proc.R.Soc.Lond.B.244 (1991)。