ミトコンドリア膜の酸素拡散係数の測定法

A method for measuring diffusion coefficient for O2 in mitochondrial membrane

　酸素は脂溶性分子であるから，生体膜の脂質二重層を容易に透過するはずである。しかし，無制限でもあるまい。生体膜はどの程度の拡散係数（Do₂）を有しているものであろうか。Do₂がわかれば，酸素の膜透過に要する平均時間が推定でき，膜が酸素輸送に関して障壁となるか否かが判断できる。Do₂は基本的にはO₂フラックスを測定してFickの式に代入すれば得られるが，この方法を生体膜に適用するのは難しい。そこで，光学的方法が威力を発揮する。O₂感受性を有し，かつ脂溶性の蛍光プローブを用いる方法で，ピレンおよびその誘導体のO₂による蛍光消光（クエンチング）が利用される。ピレンの誘導体，ピレン酪酸（pyrenebutyric acid，PBA）の蛍光消光を最初に生体系に応用したのはVaughan ＆ Weber^1）で，O₂濃度の微視的プローブとしての有用性を示した。PBAはその後，生体組織の光学的O₂センサーとして用いられた^2,3）。この方法による生体膜のDo₂測定は，これまでに赤血球膜を用いたFischkoff ＆ Vanderkooi^4）の報告がある。筆者らは，単一分離したラットの心室筋細胞およびその細胞から単離したミトコンドリア（Mt）を用いて，PBAの蛍光消光により心筋細胞形質膜とMt膜のDo₂を測定した^5）。本稿では，蛍光消光法によるDo₂測定の原理と筆者らの実験結果を紹介する。