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Action de l'ocytocine sur la composante active du transport de sodium par la peau de grenouille
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PRELIMINARY NOTES I 2 3 4 5
G. GIESBERGER, Antonie van Leeuwenhoek J. Microbiol. Serol., 12 (1947) 135. L. N. M. D'~YSENS, Thesis, Utrecht, 1952. J. C. GOED]-IEER, Biochim. Biophys. Acta, 35 (1959) I. J. C. GOEDHEER, Biochim. Biophys. Acta, 88 (1964) 304 . M. R. MURTY AND E. RABINOWITCH, J. Chem. Phys., 41 (1964) 602.
Received J a n u a r y 26th, 1965 Biochim. Biophys. Acta, 94 (1965) 6o6-6o9
PN 4 1 0 2 5
Action de I'ocytocine sur la composante active du transport de sodium par la peau de grenouille A la suite des travaux de USSING et al. z-3 sur la peau de grenouille et de LEAF et al. 4 sur la vessie de crapaud, il est g6n~ralement admis que l'hormone neurohypophysaire stimule le transport de sodium en augmentant la perm6abilit6 passive pour le sodium ~ie la face muqueuse des cellules 6pith~liales. Si cette perm6abilit6 agit comme facteur limitant, la quantit6 de sodium p6n6trant dans les cellules dans le sens du gradient 61ectrochimique augmente en pr6sence d'hormone, et en cons6quence la quantit6 transport6e activement ~ travers la face s6reuse. Dans cette interpr6tation, l'hormone n'agit pas directement sur le m6canisme de transport actif de sodium lui-m~me. Nous avons recherch6 les effets de l'ocytocine sur les flux de sodium ~t travers la peau de grenouille (Rana esculenta), in vitro, dans des conditions exp6rimentales oh le flux net de sodium est invers6. Ceci est r~alis6 en abaissant la concentration du sodium clans la solution externe, et en rempla~ant le C1- de la solution de Ringer par du SO42-- auquel la peau est peu perm6able 5; les autres ions sont en concentrations 6gales dans les milieux baignant les deux faces; le courant de court-circuit est enregistr6 simultan6ment sur plusieurs 616ments de surface d'une m~me pr6paration selon une technique ant6rieurement d6crite6; on compare toujours deux ~ deux les fragments sym6triques par rapport ~ la ligne m6diane de l'abdomen. Dans un certain nombre d'expdriences, les flux unidirectionnels (entrant ou sortant) de sulfate et de sodium ont 6t6 mesur~s A l'aide de 35SO42- et de 24Na+. Le courant de court-circuit change de sens pour des concentrations du sodium externe (INa+~ ext.) inf6rieures ~ I mequiv/1. I. Darts ce domaine de concentrations, on observe une relation lin6aire entre courant de court-circuit et log de [Na+] ext. ; la pente de la droite est augment6e par l'ocytocine (i0 mU/ml). I1 existe des valeurs de [Na+~ ext. pour lesquelles le sens du courant est n6gatif pour le fragment t6moin et positif pour le fragment trait6 (la Fig. I en donne deux exemples). Les mesures simultan6es de flux montrent que le flux entrant de sodium augmente sous l'influence de l'ocytocine darts tout le domaine de [Na+~ ext. 6tudi6 et rend compte A lui seul des variations observ6es du courant de court-circuit (cf. Fig. I); par contre le flux entrant de SO4z- ne montre pas de variation syst6matique dans les m~mes conditions. II. Lorsque pour une concentration donn~e [Na+~ ext. correspondant ~ des courants de court-circuit n6gatifs, on ajoute de l'ocytocine (I0 mU/ml) sur l'un des fragments, on observe que le courant de court-circuit de ce fragment devient moins Biochim. Biophys. Acta, 94 (r965) 6o9-611
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PRELIMINARY NOTES
n6gatif, ou m6me s'inverse (Fig. 2) ; le flux entrant de sodium s'accroit simultan6ment (cf. Fig. 2) tandis que le flux sortant de sodium varie peu; de m~me les flux entrant et sortant de sulfate ne sont pas affectds par l'hormone. D'autre part nous avons v6rifi6 que les effets de l'ocytocine sur le courant de court-circuit et le flux entrant de sodium sont comparables lorsque la diff6rence de pression osmotique entre les deux milieux est abolie par l'adjonction de mannitol & l'ext6rieur. On ne saurait donc invoquer une action d'entrainement des ions (Drag effect) par le flux net d'eau dans les exp6riences rapport6es. fI 4~i
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:Fig. I. Action de l'ocytocine en fonction de la concentration du sodium d a n s le milieu b a i g n a n t la face externe. Milieu interne : R i n g e r sulfate; milieu externe : composition identique, g la concent r a t i o n de sulfate de s o d i u m pr~s. O - - O , f r a g m e n t s o u m i s & l'action de l'ocytocine [IO m U / m l ) d a n s le mi!ieu interne; O --- O, f r a g m e n t sym6trique t6moin. Exp6rience du i i/8/64. A, f r a g m e n t s antdrieurs; B, f r a g m e n t s lat6raux de la m 6 m e peau de grenouille, fe N a + = flux e n t r a n t de s o d i u m ; ccc = e o u r a n t de court-circuit. Fig. 2. Action de l'ocytocine sur une p r 6 p a r a t i o n dont le c o u r a n t de court-circuit est n6gatif. Milieu interne : R i n g e r sulfate ; milieu externe : composition identique £ la concentration de sulfate de s o d i u m pr~s. Intervalles de temps, en abcisse: 15 m i n . T r a i t s pleins: r~sultats o b t e n u s s u r le f r a g m e n t r e c e v a n t l'ocytocine (IO m U / m l d e n s le milieu interne & p a r t i r du m o m e n t m a r q u 6 de la flbche h). Traits pointill6s: f r a g m e n t s y m 6 t r i q u e t6moin. C, exp6rience du i i / 8 / 6 4 -- ENa+] ext. = 0.29 mequiv/1; D, exp6rience du IO]8/64 -- ENa+I ext. = 0.27 mequiv/1, fe N a + = flux e n t r a n t de s o d i u m ; ccc = e o u r a n t de court-circuit.
Dans les conditions exp6rimentales choisies, il n'existe ~t travers la peau de diff6rence de potentiel 61ectrochimique que pour les Na+ et SO~2-; de plus, le courant de court-circuit est n6gatif. Dens ces conditions, donc, et en l'absence de transport actif des ions sulfate, le flux net de sodium dolt 6tre n6gatif (i.e. dirig6 vers l'ext6rieur) et correspondre quantitativement, au flux net de sulfate pros, & la valeur du courant de court-circuit. Le changement de sens du courant de court-circuit observ6 sous l'action de l'ocytocine implique une inversion du sens du flux net de sodium & travers les cellules 6pith61iales et notamment Atravers leur face muqueuse. En cons6quence une telle inversion doit r6sulter d'une action stimulante de l'hormone sur la composante active du transfert de sodium. Les mesures de flux entrant de sodium 6tayent cette interpr6tation. On peut envisager deux m6canismes: Biochim. Biophys. A cta, 94 (I965) 6o9-6I i
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(I) La stimulation du processus actif localis6 dans la face s6reuse des ceUules entralnerait une inversion du gradient ~lectrochimique pour le Na+ A travers la face muqueuse, par suite d'une baisse de la concentration intracellulaire de Na +, ou plut6t par suite d'une hyperpolarisation des deux membranes (condition de court-circuit). (2) La p6n6tration du sodium ~ travers la face muqueuse ne serait pas uniquement passive mais r6sulterait aussi d'un processus actif localis6 Ace niveau et soumis l'action de l'hormone. Quoi qu'il en soit, les r6sultats rapport6s apparaissent incompatibles avec une action de l'hormone limit6e ~ la composante passive du transport de sodium.
D~partemen~!de Biologie, Commissariat ~ l'Energie Atomique, Saclay (Seine et Oise) (France)
F . MOREL F . BASTIDE
I V. KOEFOED-JOHNSEN ET H. H. USSlNG, Acta Physiol. Scand., 28 (1953) 60. 2 H. H . USSI:.~G, Syrup. on Ionic transmission across membranes, Proc. 2ith Intern. Congr. Physiol. Sci., Buenos Aires, 1959, S e b a s t i a n de A m ~ r r o r t u e hijos, B u e n o s Aires, 1959, p. 172. 3 E. A. C. MACROBBIE ET S . H. USSING, Acta Physiol. Scand., 53 (1961) 348. 4 H. S. FRAZlER, E. F. DEMPSEY E T A . LEAF, J. Gen. Physiol., 45 (1962) 529. 5 V. KOEFOED-JoItNSEN ET H. H. USSlNG, Acta Physiol. Scan&, 42 (I958) 298. 6 F. MOREL, M. ODIER ET CL. LUCARAIN, J. Physiol. Paris, 53 (1961) 757.
Re~u le 25 Novembre, 1964 Bioehim. Biophys. Acta, 94 (1965) 6o9-611
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G. GIESBERGER, Antonie van Leeuwenhoek J. Microbiol. Serol., 12 (1947) 135. L. N. M. D'~YSENS, Thesis, Utrecht, 1952. J. C. GOED]-IEER, Biochim. Biophys. Acta, 35 (1959) I. J. C. GOEDHEER, Biochim. Biophys. Acta, 88 (1964) 304 . M. R. MURTY AND E. RABINOWITCH, J. Chem. Phys., 41 (1964) 602.
Received J a n u a r y 26th, 1965 Biochim. Biophys. Acta, 94 (1965) 6o6-6o9
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Action de I'ocytocine sur la composante active du transport de sodium par la peau de grenouille A la suite des travaux de USSING et al. z-3 sur la peau de grenouille et de LEAF et al. 4 sur la vessie de crapaud, il est g6n~ralement admis que l'hormone neurohypophysaire stimule le transport de sodium en augmentant la perm6abilit6 passive pour le sodium ~ie la face muqueuse des cellules 6pith~liales. Si cette perm6abilit6 agit comme facteur limitant, la quantit6 de sodium p6n6trant dans les cellules dans le sens du gradient 61ectrochimique augmente en pr6sence d'hormone, et en cons6quence la quantit6 transport6e activement ~ travers la face s6reuse. Dans cette interpr6tation, l'hormone n'agit pas directement sur le m6canisme de transport actif de sodium lui-m~me. Nous avons recherch6 les effets de l'ocytocine sur les flux de sodium ~t travers la peau de grenouille (Rana esculenta), in vitro, dans des conditions exp6rimentales oh le flux net de sodium est invers6. Ceci est r~alis6 en abaissant la concentration du sodium clans la solution externe, et en rempla~ant le C1- de la solution de Ringer par du SO42-- auquel la peau est peu perm6able 5; les autres ions sont en concentrations 6gales dans les milieux baignant les deux faces; le courant de court-circuit est enregistr6 simultan6ment sur plusieurs 616ments de surface d'une m~me pr6paration selon une technique ant6rieurement d6crite6; on compare toujours deux ~ deux les fragments sym6triques par rapport ~ la ligne m6diane de l'abdomen. Dans un certain nombre d'expdriences, les flux unidirectionnels (entrant ou sortant) de sulfate et de sodium ont 6t6 mesur~s A l'aide de 35SO42- et de 24Na+. Le courant de court-circuit change de sens pour des concentrations du sodium externe (INa+~ ext.) inf6rieures ~ I mequiv/1. I. Darts ce domaine de concentrations, on observe une relation lin6aire entre courant de court-circuit et log de [Na+] ext. ; la pente de la droite est augment6e par l'ocytocine (i0 mU/ml). I1 existe des valeurs de [Na+~ ext. pour lesquelles le sens du courant est n6gatif pour le fragment t6moin et positif pour le fragment trait6 (la Fig. I en donne deux exemples). Les mesures simultan6es de flux montrent que le flux entrant de sodium augmente sous l'influence de l'ocytocine darts tout le domaine de [Na+~ ext. 6tudi6 et rend compte A lui seul des variations observ6es du courant de court-circuit (cf. Fig. I); par contre le flux entrant de SO4z- ne montre pas de variation syst6matique dans les m~mes conditions. II. Lorsque pour une concentration donn~e [Na+~ ext. correspondant ~ des courants de court-circuit n6gatifs, on ajoute de l'ocytocine (I0 mU/ml) sur l'un des fragments, on observe que le courant de court-circuit de ce fragment devient moins Biochim. Biophys. Acta, 94 (r965) 6o9-611
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n6gatif, ou m6me s'inverse (Fig. 2) ; le flux entrant de sodium s'accroit simultan6ment (cf. Fig. 2) tandis que le flux sortant de sodium varie peu; de m~me les flux entrant et sortant de sulfate ne sont pas affectds par l'hormone. D'autre part nous avons v6rifi6 que les effets de l'ocytocine sur le courant de court-circuit et le flux entrant de sodium sont comparables lorsque la diff6rence de pression osmotique entre les deux milieux est abolie par l'adjonction de mannitol & l'ext6rieur. On ne saurait donc invoquer une action d'entrainement des ions (Drag effect) par le flux net d'eau dans les exp6riences rapport6es. fI 4~i
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:Fig. I. Action de l'ocytocine en fonction de la concentration du sodium d a n s le milieu b a i g n a n t la face externe. Milieu interne : R i n g e r sulfate; milieu externe : composition identique, g la concent r a t i o n de sulfate de s o d i u m pr~s. O - - O , f r a g m e n t s o u m i s & l'action de l'ocytocine [IO m U / m l ) d a n s le mi!ieu interne; O --- O, f r a g m e n t sym6trique t6moin. Exp6rience du i i/8/64. A, f r a g m e n t s antdrieurs; B, f r a g m e n t s lat6raux de la m 6 m e peau de grenouille, fe N a + = flux e n t r a n t de s o d i u m ; ccc = e o u r a n t de court-circuit. Fig. 2. Action de l'ocytocine sur une p r 6 p a r a t i o n dont le c o u r a n t de court-circuit est n6gatif. Milieu interne : R i n g e r sulfate ; milieu externe : composition identique £ la concentration de sulfate de s o d i u m pr~s. Intervalles de temps, en abcisse: 15 m i n . T r a i t s pleins: r~sultats o b t e n u s s u r le f r a g m e n t r e c e v a n t l'ocytocine (IO m U / m l d e n s le milieu interne & p a r t i r du m o m e n t m a r q u 6 de la flbche h). Traits pointill6s: f r a g m e n t s y m 6 t r i q u e t6moin. C, exp6rience du i i / 8 / 6 4 -- ENa+] ext. = 0.29 mequiv/1; D, exp6rience du IO]8/64 -- ENa+I ext. = 0.27 mequiv/1, fe N a + = flux e n t r a n t de s o d i u m ; ccc = e o u r a n t de court-circuit.
Dans les conditions exp6rimentales choisies, il n'existe ~t travers la peau de diff6rence de potentiel 61ectrochimique que pour les Na+ et SO~2-; de plus, le courant de court-circuit est n6gatif. Dens ces conditions, donc, et en l'absence de transport actif des ions sulfate, le flux net de sodium dolt 6tre n6gatif (i.e. dirig6 vers l'ext6rieur) et correspondre quantitativement, au flux net de sulfate pros, & la valeur du courant de court-circuit. Le changement de sens du courant de court-circuit observ6 sous l'action de l'ocytocine implique une inversion du sens du flux net de sodium & travers les cellules 6pith61iales et notamment Atravers leur face muqueuse. En cons6quence une telle inversion doit r6sulter d'une action stimulante de l'hormone sur la composante active du transfert de sodium. Les mesures de flux entrant de sodium 6tayent cette interpr6tation. On peut envisager deux m6canismes: Biochim. Biophys. A cta, 94 (I965) 6o9-6I i
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(I) La stimulation du processus actif localis6 dans la face s6reuse des ceUules entralnerait une inversion du gradient ~lectrochimique pour le Na+ A travers la face muqueuse, par suite d'une baisse de la concentration intracellulaire de Na +, ou plut6t par suite d'une hyperpolarisation des deux membranes (condition de court-circuit). (2) La p6n6tration du sodium ~ travers la face muqueuse ne serait pas uniquement passive mais r6sulterait aussi d'un processus actif localis6 Ace niveau et soumis l'action de l'hormone. Quoi qu'il en soit, les r6sultats rapport6s apparaissent incompatibles avec une action de l'hormone limit6e ~ la composante passive du transport de sodium.
D~partemen~!de Biologie, Commissariat ~ l'Energie Atomique, Saclay (Seine et Oise) (France)
F . MOREL F . BASTIDE
I V. KOEFOED-JOHNSEN ET H. H. USSlNG, Acta Physiol. Scand., 28 (1953) 60. 2 H. H . USSI:.~G, Syrup. on Ionic transmission across membranes, Proc. 2ith Intern. Congr. Physiol. Sci., Buenos Aires, 1959, S e b a s t i a n de A m ~ r r o r t u e hijos, B u e n o s Aires, 1959, p. 172. 3 E. A. C. MACROBBIE ET S . H. USSING, Acta Physiol. Scand., 53 (1961) 348. 4 H. S. FRAZlER, E. F. DEMPSEY E T A . LEAF, J. Gen. Physiol., 45 (1962) 529. 5 V. KOEFOED-JoItNSEN ET H. H. USSlNG, Acta Physiol. Scan&, 42 (I958) 298. 6 F. MOREL, M. ODIER ET CL. LUCARAIN, J. Physiol. Paris, 53 (1961) 757.
Re~u le 25 Novembre, 1964 Bioehim. Biophys. Acta, 94 (1965) 6o9-611