Einfluss der intrazellulären Cl- Konzentration auf den epithelialen Na+Kanal

Die Regulation des epithelialen Na+-Kanals (ENaC) ist von entscheidender physio-logischer und pathophysiologischer Bedeutung. Neben dem Liddle-Syndrom, einer salz-sensitiven Form des Bluthochdrucks, wird dies besonders bei der Zystischen Fibrose (CF) deutlich. Aufgrund von Mutationen im Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) kann ENaC nicht mehr inhibiert werden. In den von CF betroffenen Epithelien liegt daher neben einer verminderten Cl--Leitfähigkeit eine erhöhte Na+-Leitfähigkeit vor. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Mechanismus dieser CFTR-vermittelten Hemmung von ENaC zu charakterisieren. Besondere Beachtung sollte hierbei der Rolle der intrazellulären Cl--Konzentration zukommen. Daher wurden ENaC sowie ENaC-Mutanten mit CFTR oder ClC-0, einem weiteren Cl--Kanal, in Xenopus Oozyten koexprimiert. Dies führte zu folgenden Ergebnissen: <br>- Neben CFTR war auch ClC-0 in der Lage, ENaC reversibel zu hemmen. <br>- Der K+-Kanal SLO-2 konnte als Indikator für die intrazelluläre Cl--Konzentration in Xenopus Oozyten funktionell nicht nachgewiesen werden. <br>- Mit Hilfe der Nernst-Gleichung konnte gezeigt werden, dass ein Anstieg der intrazellulären Cl--Konzentration zur reversiblen Hemmung von ENaC führt. <br>- Je größer die Änderung der intrazellulären Cl--Konzentration war, desto stärker fiel die Cl--vermittelte Hemmung von ENaC aus. Die stärkste Hemmung fand bei intrazellulären Cl--Konzentrationen zwischen 10 und 40 mmol/l statt. <br>- Mutationen an der beta-Untereinheit konnten eine vermutete unspezifische Interaktion von Cl--Ionen mit den porenbildenden Anteilen von alpha-ENaC nicht bestätigen. <br>- Bindung von ENaC an das anionische Phospholipid PIP2 (Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat) schien für die Aktivität von ENaC essentiell zu sein. Eine Veränderung der PIP2-Bindestellen im beta- und gamma-NH2-Terminus führte zu einer Verminderung der Amilorid-hemmbaren Na+-Leitfähigkeit und der Cl--vermittelten Hemmung. <br>Damit können wir zusammenfassen, dass die reversible Hemmung von ENaC nicht kanalspezifisch, sondern wahrscheinlich Cl--vermittelt ist. Wir postulieren, dass Cl- mit PIP2 um die PIP2-Bindesequenzen im ENaC-Molekül konkurriert. Bei Anstieg der intrazellulären Cl--Konzentration könnte es zur Verdrängung von PIP2 kommen und damit zur Lösung der Verankerung des beta- und gamma-NH2-Terminus in der Zellmembran. Vermutet wird eine allosterische Konformationsänderung, die die Aktivität von ENaC herabsetzt.

Author dc:creator

• Voelcker, Thilo

Contributors dc:contributor

• Kunzelmann, Karl

• ENaC
• CFTR
• regulation
• Cl- concentration
• cystic fibrosis
• Xenopus laevis

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