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Wirkungen des Gasotransmitters Kohlenstoffmonoxid auf den Ionentransport am Kolon der Ratte

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2011

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Zusammenfassung

Ziel der Arbeit war es herauszufinden, ob der Gasotransmitter Kohlenstoffmonoxid (CO) den Ionentransport am distalen Kolon der Ratte beeinflusst und die zugrunde liegenden Mechanismen zu identifizieren. In Ussingkammer-Experimenten induzierte der CO-Donor Tricarbonyldichlorruthenium(II)dimer (CORM-2) einen konzentrationsabhängigen Anstieg des Kurzschlussstroms (Isc), einem Maß für den Netto-Ionentransport durch das Epithel. Eine maximale Antwort war bei einer Konzentration von 2,5.10-4 mol.l-1 messbar. Bei mehrfacher Gabe von CORM-2 war eine ausgeprägte Desensitivierung des Gewebes zu beobachten.Anionen-Substitutionsexperimente ergaben, dass eine Sekretion von Cl-- und HCO3--Ionen die Ursache für den CORM-2-induzierten Strom darstellt. Glibenclamid, ein Blocker des apikalen CFTR-Anionenkanals, hemmte den durch den CO-Donor ausgelösten Isc. Eine ähnliche Hemmung wurde beobachtet, wenn der basolaterale Na+-K+-2Cl--Cotransporter durch Bumetanid und gleichzeitig der basolaterale Cl--HCO3--Austauscher durch SITS gehemmt wurden. In Experimenten, in denen jeweils die apikale oder die basolaterale Membran permeabilisiert wurden, zeigte sich eine Aktivierung von basolateralen K+- und apikalen Cl--Kanälen durch CORM-2. Offenkundig werden auch sekretomotorische Neurone aktiviert, da ein Teil der CORM-2-Antwort durch das Neurotoxin Tetrodotoxin gehemmt wurde.In Ca2+-Imaging-Versuchen an mit Fura-2 aufgeladenen Krypten löste CORM-2 einen Anstieg der cytosolischen Ca2+-Konzentration aus. Diese Antwort basierte komplett auf einem Einstrom von extrazellulärem Ca2+, war aber unabhängig von der Freisetzung von Ca2+ aus intrazellulären Speichern. Die beiden Schlüsselenzyme für die CO-Bildung, die Hämoxygenase I und II, werden in der Kolonwand exprimiert, wie entsprechende immunhistochemische Versuche bzw. rtPCR Daten zeigen. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, dass endogenes CO auch unter physiologischen Bedingungen eine Rolle bei der Regulation des intestinalen Ionentransports spielt.


The aim of the present study was to investigate whether carbon monoxide (CO) induces changes in ion transport across the distal colon of rats and to study the mechanisms involved. In Ussing chamber experiments, tricarbonyldichlororuthenium(II) dimer (CORM-2), a CO donor, evoked a concentration-dependent increase in short-circuit current (Isc) indicating a change in net ion transport across the epithelium. A maximal response was achieved at a concentration of 2.5.10-4 mol.l-1. Repeated application of CORM-2 resulted in a pronounced desensitization of the tissue.Anion substitution experiments suggest that a secretion of Cl- and HCO3- underlie the CORM-2-induced current. Glibenclamide, a blocker of the apical CFTR channel, inhibited the Isc induced by the CO donor. Similarly, bumetanide, a blocker of the basolateral Na+-K+-2Cl- cotransporter, combined with SITS, an inhibitor of the basolateral Cl--HCO3- exchanger, inhibited the CORM-2-induced Isc. Membrane permeabilisation experiments indicated an activation of basolateral K+ and apical Cl- channels by CORM-2. A partial inhibition by the neurotoxin, tetrodotoxin, suggests the involvement of secretomotor neurons in this response.In Ca2+ imaging experiments at fura-2 loaded colonic crypts, CORM-2 induced an increase of the cytosolic Ca2+ concentration. This increase depended on the influx of extracellular Ca2+ but not on the release of Ca2+ from intracellular stores. Both enzymes for CO production, heme oxygenase I and II, are expressed in the colon as observed immunohistochemically and by RT-PCR. Consequently, endogenous carbon monoxide might be a physiological modulator of colonic ion transport.

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Giessen : VVB Laufersweiler

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