Über den Mechanismus der Catecholamin-Speicherung in den „chromaffinen Granula“ des Nebennierenmarks

Summary

The kinetics of catecholamine-storage in the vesicles of the adrenal medulla is described.

1. Vesicle-bound catecholamine is released in the absence of ATP. This efflux of catecholamine is ten times larger than the influx, resulting in an elevated catecholamine level in the medium.

2. In the presence of ATP influx and efflux of catecholamine are balanced. In the presence of ATP the influx of catecholamine is as high as the efflux of catecholamine in the absence of ATP.

3. When the influx is blocked with reserpine, the efflux remains unchanged in the presence of ATP, but in the absence of ATP the efflux is decreased by approximately 30%.

4. The vesicles in the adrenal medulla, which store catecholamine, hydrolyse ATP. The rate is approximately ten times greater than the influx of catecholamine and is reduced by 12% by reserpine.

5. When vesicles are incubated for 5 hrs with adrenaline C¹⁴ the specific activity of the vesicle-bound catecholamine does not equilibrate with the medium, although a quasi-steady state is reached after 2 hrs. The ratio: specific activity_inside/specific activity_outside, which is a measure of the C¹⁴-labeling of the vesicle catecholamine, is linear with time during the first 120 min, then drops. This suggests that for the incorporation of C¹⁴ two different successive processes are active with two different rates.

6. During the release of vesicle-bound C¹⁴-labeled catecholamine the specific activity in the medium exceeds the mean specific activity, faster in the presence than in the absence of ATP. Consequently, the vesicle-bound catecholamine does not exist in a homogenous phase but rather as two pools, the smaller of them having a fast, the larger a very slow exchange rate.

7. Reserpine is concentrated in the mitochondria and in the vesicles. The binding is independent of ATP and independent of the temperature (31°C and 0°C).

The mechanism of catecholamine-storage in the vesicles is discussed.

Zusammenfassung

Es wird die Kinetik der Catecholamin-Speicherung in den Vesikeln des Nebennierenmarkes beschrieben:

1. In Abwesenheit von ATP wird vesikelgebundenes Catecholamin freigesetzt. Dieser Abgabe steht ein etwa zehnmal kleinerer Influx von Catecholamin gegenüber. Daher steigt der Catecholaminspiegel im Medium an.

2. In Gegenwart von ATP ist der Catecholamin-Influx ebensohoch, wie die Catecholamin-Abgabe in Abwesenheit von ATP. Da der Catecholaminspiegel im Medium unter dem Einfluß von ATP konstant ist, muß dieser Influx einen gleich großen Efflux kompensieren. Die Größe beider Fluxe ist unabhängig von der Catecholaminkonzentration im Außenmedium.

3. Bei durch Reserpin blockiertem Influx bleibt der Efflux in Anwesenheit von ATP unverändert, in Abwesenheit von ATP dagegen ist er um etwa 30% vermindert.

4. Die Catecholamin speichernden Vesikel des Nebennicrenmarkes spalten ATP. Die Spaltungsrate ist etwa achtmal höher als der Catecholamin-Influx und wird durch Reserpin um 12% reduziert.

5. Bei Inkubation der Vesikel mit C¹⁴-Adrenalin über 5 Std gleicht sich die spezifische Aktivität des vesikelgebundenen Catecholamins nicht mit der des Mediums aus, obwohl nach 2 Std ein „quasi steady state“ erreicht ist. Der Quotient Spezifische Aktivität_innen/Spezifische Aktivität_außen, als Maß der C¹⁴-Markierung des Vesikel-Catecholamins, verändert sich in den ersten 120 min geradlinig mit der Zeit und knickt dann ab. Das läßt darauf schließen, daß zwei verschieden schnell ablaufende Prozesse der C¹⁴-Inkorporation hintereinander geschaltet sind.

6. Bei der Abgabe von vesikelgebundenem, C¹⁴-markiertem Catecholamin überschreitet die spezifische Aktivität im Medium die mittlere spezifische Aktivität, und zwar in Gegenwart von ATP schneller, als in Abwesenheit. Daraus folgt, daß das in den Vesikeln gespeicherte Catecholamin nicht in einer homogenen Phase vorliegt, sondern sich auf einen leicht austauschbaren kleineren und einen größeren, nur sehr langsam austauschbaren pool verteilt.

7. Reserpin wird in den Vesikeln und Mitochondrien konzentriert. Die Bindung erfolgt unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von ATP und verläuft bei 31°C ebenso schnell wie bei 0°C.

Der Mechanismus der Catecholamin-Speicherung der Vesikel des Nebennierenmarkes wird diskutiert.