Calcium secretion in the isolated perfused canine pancreas

Summary

The quantitative relation of calcium and protein secretion was studied on the isolated perfused canine pancreas at different secretory states of hydrokinetic and ecbolic stimulation and various extracellular Ca⁺⁺-concentrations.

• 1. Calcium and protein secretion are correlated at both ecbolic and hydrokinetic stimulation as well as by biological or synthetic secretion.

• 2. Enzyme-associated calcium was estimated at 35 nmol/mg protein and did not vary under differing stimulatory and secretory conditions.

• 3. During variable concentrations of synthetic secretin basal protein and calcium concentrations in the pancreatic juice show a hyperbolic relationship to the respective rates of fluid secretion. At flow rates beyond 3 ml/5 min the calcium concentrations asymptotically tend to 0.46 mEq/l while protein concentrations nearly decrease to zero. Moreover, the y-intercept of the regression line correlating the calcium and protein concentrations gives with 0.48 mEq/1 Ca⁺⁺ additional evidence of the existence and magnitude of an enzyme-independent calcium fraction, which seems to remain constant over the whole range of secretory rates.

• 4. The omission of perfusate calcium does not abolish the calcium-protein correlation either at hydrokinetic or at ecbolic stimulation, but diminishes the enzyme-independent calcium fraction.

• 5. Enhancing perfusate Ca⁺⁺-concentrations augments calcium output but fails in stimulating enzyme secretion. It is concluded that at exclusively hydrokinetic stimulation basal secreted protein with a definite amount of chelated calcium is diluted by variable rates of pancreatic juice containing enzyme independent Ca⁺⁺ at a constant concentration. During different secretory states of hydrokinetic or ecbolic stimulation the respective proportions of enzyme associated and independent calcium vary, and thus determine changes in the calcium-protein ratios. Extracellular calcium can only influence the non-protein-bound calcium fraction of the pancreatic juice presumably by diffusion from the extracellular fluid through the ductal epithelium rather than by an active secretory mechanism.

Zusammenfassung

Am isoliert durchströmten Hundepankreas wurde das quantitative Verhältnis der Calcium- und Proteinsekretion während verschiedener Sekretionsphasen nach hydrokinetischen und ekbolischen Sekretagoga in Abhängigkeit von der extrazellulären Calciumkonzentration untersucht.

• 1. Die Calcium- und Proteinsekretion sind nicht nur bei ekbolischer, sondern auch bei hydrokinetischer Stimulierung sowohl mit biologischem als auch synthetischem Sekretin signifikant korreliert.

• 2. Das enzymgebundene Calcium beträgt 35nMol/mg Protein. Dieses Mengenverhältnis wird unter verschiedenen Stimulations- und Sekretionsbedingungen aufrechterhalten.

• 3. Die Calcium- und Proteinkonzentrationen im Pankreassaft zeigen bei wechselnder Stimulierung mit synthetischem Sekretin eine hyperbole Beziehung zur Volumensekretion. Bei Flußraten über 3 ml/5 min nähert sich die Calciumkonzentration asymptotisch ihrer unteren Grenze von 0,46mEq/l, während die Proteinkonzentration gegen 0 geht. Der Ordinatenabschnitt der Regressionsgeraden aus der Korrelation der jeweiligen Calcium- und Proteinkonzentrationen weist mit 0,48 mEq/l Ca⁺⁺ ebenfalls auf eine enzymunabhängige Calciumfraktion gleicher Größenordnung hin. Ihre Konzentration scheint von der jeweiligen Sekretionsrate unabhängig zu sein.

• 4. Bei calciumfreier Perfusion bleibt die Korrelation der Calcium- und Proteinsekretion bei hydrokinetischer oder ekbolischer Stimulierung erhalten, die Konzentration der enzymunabhängigen Calciumfraktion nimmt ab.

• 5. Eine Erhöhung der Calciumkonzentration im Perfusat führt zu einer Zunahme der Calciumsekretion ohne die basale oder stimulierte Enzymsekretion zu steigern. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß das basal sezernierte Protein mit seinem als Chelat gebundenen Calcium bei ausschließlich hydrokinetischer Stimulierung je nach Flußrate des eine konstante Calciumkonzentration aufweisenden Pankreassaftes verdünnt wird. Nach ekbolischer oder hydrokinetischer Stimulierung ändert sich das Mischungsverhältnis beider Calciumfraktionen während verschiedener Sekretionsphasen und bestimmt den jeweiligen Calcium-Protein-Quotienten. Eine Steigerung der extrazellulären Calciumkonzentration beeinflußt lediglich die enzymunabhängige Calciumfraktion des Pankressaftes, wobei vielmehr eine transduktuläre Diffusion aus dem Extrazellulärraum als ein aktiver Sekretionsmechanismus anzunehmen ist.