鈣與體內許多細胞功能均有密切關聯，至於其他的二價金屬離子是否也可以與鈣一樣
具有這些功能﹖研究或比較金屬離子對不同系統之作用，可以更瞭解鈣所扮演的角色
，因此雖然金屬離子之作用的研究起源很早，不過仍有許多等待解決的問題。最近有
些學者以其為工具來研究神經、肌肉之生理或藥理作用，只是還沒有人將九種金屬離
子在同一神經一肌標本同時比較其作用，本篇論文之目的是想在小鼠膈神經一橫膈膜
和小雞雙頸肌標本同時比較九種金屬離子(Cd 、Co 、Cu 、Zu 、Mu 、Sr 、
Ba 和UO ) 之作用。
當我們研究金屬離子對運動神經及骨骼肌之作用時，偶然發現於低鈣溶液中，Cd 會
引起骨骼肌自發性之攣縮，本篇論文想探討其作用之機轉。此外，將骨骼肌之運動神
經切除後，會改變肌細胞對藥品的反應性，因此我們也想試驗其對金屬離子之反應性
，因此我們也想試驗其對金屬離子之反應性是否也有改變。在另一方面，神經毒素是
研究運動神經釋放ACh 之很好的工具，不過其作用機轉並未完全清楚，我們發現金屬
離子，特別是UO ，對鍵前神經毒素有相當強的拮抗作用，因此想瞭解它拮抗的作用
機轉。最後，我們試驗金屬離在天竺鼠迴腸縱走肌之作用時，發現UO 和Ba 可以引
起高幅度之自發性收縮，因此亦著手探求其作用之部位。
各種金屬離子對神經一肌標本作用方式不盡相同，如Cd 、Co 、Ni 和Zn 均會抑
制電刺激引起的ACh 之釋放作用；反之，UO 會增加自發性及電刺激引起的ACh 之釋
放作用，而Ba 除了有直接增強骨骼肌之收縮作用外，會增加Asynchronous ACh之釋
放。以上離子之作用均可被高鈣拮抗，顯示金屬離子之結合部位或其作用與鈣有關。
而除了Mn 、UO 和Ba 之外。其餘離子之作用均可被半胱胺酸所拮抗，顯示金屬離
子與－SH基有新和力。除Zn 之作用不可逆之外，其餘離子短期間之內作用為可逆性
。此外，Cu 具有很強的肌肉姅縮作用，由於其溶血作用特別強，而且會增加細胞膜
的離子滲透性，因此Cu 之攣縮作用可能與破壞細胞膜及其通透屏障有關，其作用也
可以受胱胺酸拮抗。與－SH基有親和力之金屬離子( 如Cd 、Co 、Ni 和Zn ) ，
若與神經一肌標本浸浴時間較長，則其神經一肌傳遞阻斷作用變為不可逆，而且肉中
ATP 含量降低，然後肌肉有漸漸攣縮的現象，當達到最大攣縮時，ATP 含量降低６５
－８０％。
由於小雞項肌纖維大多數屬於強直性，因此UO 引起ACh 大量之釋放，或Ba 抑制K+
通道在此標本均極易引起肌肉之攣縮，而此標本較不敏感於缺氧狀態，故浸浴時間延
長至３－４小時時，Cd 及Zn 之攣縮作用很弱( 分別為１．９６±０．１１克，n=
６ )，而Co 和Ni 則沒有攣縮作用，這現象與上述小鼠橫膈膜對缺氧極敏感，而Cd
等四種金屬離子產生明顯之攣縮作用有所不同。
這九種金屬離子除了在骨骼肌作用外，它們在平滑冗也有不同的作用，例如UO 在天
竺鼠迴腸縱走肌會增加副交感神經節前纖維或Intrinsic interneurons之ACh 釋放，
而引起節後纖維之興奮，產生自發性的收縮，類似於電刺激引起的收縮反應，UO 也
可以增加副交感神經節後纖維ACh 之釋放，在Physostigmine 存在之下，有持續性之
痙攣產生。生之，低濃度之Ba 則主要作用在平滑肌本身而引起高幅度之自發性收縮
( 雖然它也可能使神經末梢釋放些許之ACh ，而在Physostigmine 存在之下有持續性
之痙攣 )。不過當其濃度增加，則產生持續性之痙攣，而Physostigmine 沒有加強此
攣縮之作用。
金屬離子在骨骼肌之作用與溶液中之鈣濃度很有關係。於０．２５M Ca Krebs 溶液
中，UO 、Zn 和Cd 均可以加強小鼠橫膈膜對直接刺激之收縮反應，收縮高度增加
１∼１．５倍，而且Zn 和Cd 使單一收縮時間分別延長３倍和９倍。此外，Cd 可
以引起骨骼肌自發性之姅縮，此種作用會受低鎂之促進，但不受箭毒素、 和 Bung
arotoxin之影響，此外，它會受低鈉、高鉀、河豚毒素、Procaine及半胱胺酸之抑制
，若以高張甘油溶處理，並反覆清洗以破壞T-小管，Cu 之作用也隨之消失。Cd 除
了會引起自發性攣縮之外，並且可以使橫膈膜對ACh 、高鉀及Carbachol 等之反應均
增加甚多，但對咖啡因之攣縮作用則無影響。Cd 可使膜電位降低且有自發性之動作
電位發生，直接刺激肌肉，有連續性之動作電位產，因此Cd 可使細胞膜之興奮性增
加。於小雞頸肌，Cd 也能產生自發性之攣縮，其作用與小鼠橫膈膜類似，不過它促
進ACh 及高鉀的攣縮不如小鼠橫膈膜明顯，而且對Carbachol 之攣縮作用沒有影響。
此外，它對直接刺激之收縮反應，只有攣縮產生之時才有增強的作用，沒有自發性攣
縮時，收縮反應反需受到抑制。
切除神經之骨骼肌對高鉀、ACh 和咖啡因之感受性均明顯增加，但是高鉀之攣縮維持
時較含神經之骨骼肌短。金屬離子對切除神經之骨骼肌之件用已顯著降低或完全消失
。如低鈣溶液中，Cd 、Zn 和UO 在切除神經之小鼠橫膈膜，對直接刺激引起的收
縮反應，其作用減弱很多，增加收縮力小於３０％；Cd 於切除神經之小雞頸肌在正
常鈣濃度即可引起自發性之攣縮。
在正常鈣濃度下，金屬離子如Mn 、Sr 和UO 對鍵前神經毒素有抑制作用，其中以
UO 之作用最強。UO 會增加運動神經釋放ACh ，此可能與拮抗Botulinum toxin 有
關。而UO 對 Bungarotoxin 沒有抑制作用，顯示其作用有選擇性，它對具PLA 活
性之神經毒素如 -Bungarotoxin( -BuTX)和Crotoxin之神經一肌傳遞阻斷作用也有
很強的拮抗作用，同時也可以抑制其PLA 活性。因此，金屬離子可能是與神經細胞膜
之磷脂結合，而抑制毒素與神經膜之結合，此外，PLA 活性需要鈣，磷脂一金屬離子
之複合物已非為PLA 之很好的受質。另一方面，在低鈣溶液中， _BuTx 有三相反應
，UO 對 -BuTX 初期之抑制作用，沒有影響，而對隨後加強收縮反應之第二相，UO
則有促進之作用，至於第三相反應，若以神經一肌遞６０％麻痺程度計算，UO 拮
抗作用則減小，此與Sr 不同，Sr 在低鈣溶液更會抑制第三相之反應，此可能因為
UO 在低鈣溶液大量增加ACh 之釋放( 有肌纖維顫動產生 )，類似增加神經刺激頻率
有加速 -BuTX 對神經一肌傳遞阻斷之作用；而Sr 和UO 對 -BuTX 之拮抗作用均
可受高鈣抑制。
綜合上述結果，可知金屬離子作用之多元性，而且各種金屬離子各具有不同的特性，
利用這些特性，它們將是研究神經、肌肉生理功能及藥理作用的良好工具。
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