ウアバインによる膜電位の変化

ウアバイン（Naポンプ（Na+-K+-ATPase）を阻害する化合物）を静止膜電位状態の神経細胞に作用させたとき、膜電位はどのように変化するのでしょうか？　膜電位の変化とその理由（メカニズムを含む）について教えてください。

まず自分の考えを述べます。
【Naポンプ阻害により細胞内にNaが蓄積し脱分極が起こる。】
このことについて詳しく考えてみました。
まず、Naポンプの阻害により、Naは細胞内からの流出、Kは細胞外からの流入を阻害される。これにより、細胞内にNaが蓄積。
しかし、Kは漏洩Kチャネルより濃度勾配に従って細胞内へ流入してくる。この時、細胞内は＋、細胞外は－となっており電気勾配が生じKは内向き整流性Kチャネルより細胞外へ戻る。
これではNaが細胞内に蓄積したままなので、脱分極が起こると考えました。

この考えではKの動きが正常時の反対の動きをしています。このような考えは正しいのでしょうか？
またNaはポンプが阻害されているので移動ができないと思い、Kの動きだけしか考えていませんが、それでもよいのでしょうか？
「脱分極＝静止膜電位と比べて細胞内外の電位差が減少すること」と理解しているのですが、この考えはこれに当てはまらない気がします。

多数、疑問点が出てきてしまいました。まだ理解不足のところがあると思いますので、間違いはたくさんあると思います。
ご教授お願い致します。
長文すみません。

No.3 ベストアンサー 回答者： photobac 回答日時： 2008/07/20 21:44

上手く答えられませんが。

。。

＞Naポンプの作用により、2Kが細胞内に入り3Naが細胞外に出て行くことでKは細胞内、Naは細胞外に多いという組成が成り立っている。
ここでNaポンプを阻害すると、2K、3Naの移動がなくなる。
まずNaの挙動について考えると、Naは濃度勾配にしたがって細胞膜から流入する。しかしNaポンプの阻害により細胞外にくみ出すことは出来ず細胞内に蓄積。（元の少ない状態に比べ。内外が同じ濃度になったら流入もストップ）

→そう思います。

＞Kは漏洩Kチャネルにより濃度勾配にしたがって細胞外へ流出。しかし電気勾配により内向き整流性Kチャネルにより流入。

→Naが流入すれば,脱分極します。ということは,電気的な勾配が解消されるので,Kはより流出しやすくなるので,流出していくのではないのでしょうか。

＞ちなみに、電気勾配についてですが細胞内のNaの量が通常の時よりも多いので電気勾配は通常より小さくなりますよね？（つまり内向き整流性Kチャネルにより流入する量は通常よりも少ない）

→そうだと思います。通常,Kは流出しますが,それを細胞内外の電気的な勾配があるために抑えられるわけですよね。よって,Naポンプの稼動停止すれば。その結果,Naは細胞内に流入し,Kは流出する。よって,細胞内外のNa濃度とKの濃度は同じになるために当然膜電位も脱分極するということなのではないでしょうか。

この回答へのお礼

返信遅くなり申し訳ございません。
何度も丁寧な解説をして頂きありがとうございました。
やっと理解できました。
全く分かっておらず、初歩的な質問ばかりでも解説していただき本当にありがとうございました。

お礼日時：2008/07/25 23:51

No.2 回答者： photobac 回答日時： 2008/07/13 20:58

専門家では無いので詳しくはわかりませんが。

。。

＞しかし今回の場合Naポンプが阻害されているので、はじめの条件（Kイオンは細胞内、Naイオンは細胞外に多く存在する）が変わったように思うのですがどうでしょうか？

→阻害剤を加えた後の変化(脱分極）のメカニズムではないのですか？
上記の考え方ですと,阻害剤が作用しきった後の変化を考えているように感じてしまうのですが。。。

＞まず、Naポンプの阻害により、Naは細胞内からの流出、Kは細胞外からの流入を阻害される。これにより、細胞内にNaが蓄積。

この理由が良くわかりません。イオンも(かなり)微量ながら膜を通過できるので,細胞内外のNaは同じ濃度になると思うのですが。。。

この回答への補足

返信ありがとうございます。

＞しかし今回の場合Naポンプが阻害されているので、はじめの条件（Kイオンは細胞内、Naイオンは細胞外に多く存在する）が変わったように思うのですがどうでしょうか？

＞＞→阻害剤を加えた後の変化(脱分極）のメカニズムではないのですか？
上記の考え方ですと,阻害剤が作用しきった後の変化を考えているように感じてしまうのですが。。。

確かにそうでした。先ほどの考えでは作用しきった後のことになってしまい間違いでした。すみません。。
Naが蓄積という考えも作用しきった後のことを考えていたため間違いでした。

そこでもう一度考え直しました。

Naポンプの作用により、2Kが細胞内に入り3Naが細胞外に出て行くことでKは細胞内、Naは細胞外に多いという組成が成り立っている。
ここでNaポンプを阻害すると、2K、3Naの移動がなくなる。
まずNaの挙動について考えると、Naは濃度勾配にしたがって細胞膜から流入する。しかしNaポンプの阻害により細胞外にくみ出すことは出来ず細胞内に蓄積。（元の少ない状態に比べ。内外が同じ濃度になったら流入もストップ）
Kは漏洩Kチャネルにより濃度勾配にしたがって細胞外へ流出。しかし電気勾配により内向き整流性Kチャネルにより流入。

よって細胞内外の電位差は縮小し脱分極する。

と考えました。
どうでしょうか？

ちなみに、電気勾配についてですが細胞内のNaの量が通常の時よりも多いので電気勾配は通常より小さくなりますよね？（つまり内向き整流性Kチャネルにより流入する量は通常よりも少ない）
濃度勾配と電気勾配の違いがいまいち分かっていないような気がします。

何度もすみません。よろしければ返信ください。
お願いします。

補足日時：2008/07/16 02:49

No.1 回答者： photobac 回答日時： 2008/07/10 02:13

静止電位の発生メカニズムはわかっていますか？

ナトリウムポンプは静止電位の発生に大きくは寄与していません。

Ｋ漏洩チャネルによって,細胞内からＫが流出することで,細胞内が負になります。

ナトリウムポンプが止まれば,イオンは全く細胞膜を透過できないわけではないので,細胞内外が同じ濃度になるまで,移動をつづけ(Ｋの方が速いと思われますが）脱分極すると思います。

この回答への補足

回答ありがとうございます。

すみません、もう一度質問させてください。

静止膜電位の主役はご指摘のように漏洩Kチャネルと内向き整流性Kチャネルだと思います。しかしこの働きが行われる、前提としてNaポンプによってKイオンは細胞内、Naイオンは細胞外に多く存在することがあると思います。
しかし今回の場合Naポンプが阻害されているので、はじめの条件（Kイオンは細胞内、Naイオンは細胞外に多く存在する）が変わったように思うのですがどうでしょうか？
それにより漏洩Kのチャネルの動きも変わってこないでしょうか？

よろしければもう少し教えてください。
お願いします。

補足日時：2008/07/11 23:12