Molekulare Interaktion von Lidocain mit dem isolierten tetrodotoxinresistenten Natriumkanal vom Typ NaV1.8 exprimiert in humanen embryonalen Nierenstammzellen HEK293
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Zusammenfassung
Natriumkanäle in Nervenzellmembranen sind wesentlich an der Erregungsbildung und -weiterleitung im peripheren Nervensystem beteiligt. Bestimmte tetrodotoxinresistente (TTX-R) Subtypen scheinen in der Entstehung des neuropathischen und chronischen Schmerzes eine bedeutende Rolle zu spielen. Therapeutika dieser Schmerzzustände zeigen oft eine deutliche Wirkung auf Natriumkanäle, grundlegende Interaktionen dieser Substanzen mit TTX-R Natriumkanälen sind jedoch nicht gut untersucht. Thema dieser Arbeit ist es daher die Interaktionen des klassischen Natriumkanalblockers Lidocain mit dem tetrodotoxinresistenten Natriumkanal vom Typ Nav1.8 zu untersuchen.Um den Einfluß des Pharmakons ohne Beeinflussung durch andere physiologischerweise vorkommende Ionenkanäle studieren zu können, wurden diese Kanäle isoliert in HEK293-Zellen exprimiert und mit der Whole-cell Patch-clamp-Methode untersucht. Die Lidocainblockade zeigte sich auch in diesen Versuchen als konzentrationsabhängig und reversibel. Bei repetitiver Reizung konnte eine phasische oder use-dependent -Blockierung beobachtet werden, also eine mit der Reizanzahl zunehmende Blockierung. Die tonische und phasische Blockade zeigt sich abhängig vom zuvor herrschenden Membranpotential; mit zunehmender Depolarisation sinken die zur Blockade der Hälfte aller Natriumkanäle (IC50) notwendigen Lidocainkonzentrationen. Die IC50-Werte der phasischen Blockade nähern sich mit zunehmender Depolarisation denen der tonischen Blockade an. Die Blockade des isolierten Natriumkanals vom Typ Nav1.8 mit Lidocain zeigte eine Zunahme der Blockierung im Zeitverlauf nach Reizung und Kanalöffnung. Dieser dynamische Block entsteht durch eine deutliche Zunahme der Affinitäten zu Lidocain des geöffneten gegenüber dem ruhenden Kanal. Die IC50-Werte liegen für den geöffneten Kanal liegt bei 46,4 ± 10,8 µmol/l, für den ruhenden Kanal bei 2247 ± 628 µmol/l. Die Untersuchungen dienten zur Berechnung der Geschwindigkeitskonstanten der Hin- und Rückreaktion der Lidocainbindung an den Lokalanästhetikarezeptor im Innern der Kanalpore. Die Hinreaktion verläuft als Reaktion 1. Ordnung mit 1,36 · 106 l mol-1 8 -1. Die Konstante der Trennung des Lidocains vom Natriumkanal beträgt hier 197 s -1. Die Refraktärzeit und Reaktivierung unter Lidocainwirkung zeigt eine Zunahme der langsamen Komponente der Inaktivierung. Es kommt zu einer Verlängerung der Erholungszeit von der Inaktivierung. Nav1.8-Kanäle zeigen zwei Aktivitätszustände mit fundamental verschiedenen Affinitäten gegenüber Lidocain: Im Ruhezustand findet sich eine niedrige, eine hohe Affinität dagegen während der Kanalöffnung. Der spannungsabhängige Prozess der Kanalöffnung selbst ist verantwortlich für die Änderung der Affinität gegenüber Lokalanästhetika und somit Grundlage einer statusabhängigen Blockierung des Kanals und der dynamischen Blockade während der Depolarisation. Der Inaktivierungsprozess, etwa die Bindung des Inaktivierungspartikels, beeinflusst die Affinität des Kanals dagegen nicht, sondern fängt das Lidocainmolekül in der Kanalpore. Resultat ist ein ausgeprägter use-dependent -Block.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2007