Regulation des Calcium-Signalwegs an einem sekretorischen Epithel
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Der Na+/Ca2+-Austauscher ist ein wichtiger Regulator der intrazellulären Ca2+-Homöostase. Am Kolonepithel ist dieses Carrier-Protein bereits funktionell nachgewiesen worden. Mittels PCR war es möglich einen molekularbiologischen Nachweis über die Existenz des Na+/Ca2+-Austauschers in Kolonkrypten zu führen. Fura-2-Experimente gaben den Hinweis, dass der Austauscher über den Füllungszustand intrazellulärer Ca2+-Speicher reguliert wird. Mit Hilfe der Mangan-Quench-Methode wurde dies widerlegt, gleichzeitig wiesen die Ergebnisse dieser Versuche darauf hin, dass an Kolonkrypten ein positiver Feedback-Mechanismus für Ca2+ existiert. Solch ein Mechanismus wird als Ca2+-induzierte Ca2+-Freisetzung (CICR) bezeichnet; Ca2+-sensitive Ca2+-Rezeptoren an den intrazellulären Ca2+-Speichern (Ryanodinrezeptoren) sind verantwortlich für die Ca2+-Freisetzung. Sowohl durch Fura-2 als auch durch Ussingkammer-Experimente konnte im Kolonepithel ein Ryanodinrezeptor funktionell nachgewiesen werden. Ryanodin, ein pharmakologischer Agonist an diesen Rezeptoren, zeigte in Fura-2-Experimenten einen konzentrationsabhängigen Effekt. In Fura-2-Experimenten bewirken Konzentrationen zwischen 10-7 und 3.10-4 mol.l-1 einen Anstieg des intrazellulären Ca2+-Spiegels wenn sie kumulativ appliziert werden. Wird die höchste Konzentration alleine verabreicht ist kein Ca2+-Anstieg beobachtet; es scheint eine Hemmung des Ryanodinrezeptors vorzuliegen. Zyklische ADP-Ribose (10-5 mol.l-1) wirkt als intrazellulärer Botenstoff ebenfalls agonistisch am Ryanodinrezeptor und bewirkte in isolierten Kolonkrypten einen Anstieg des intrazellulären Ca2+-Spiegels. Die Wirkung beider Agonisten konnte durch den Ryanodinrezeptorblocker Ruthenium Rot (5.10-5 mol.l-1) unterdrückt werden. Auch das Methylxanthin Koffein, dass generell als Agonist des CICR angesehen wird, löste an isolierten Kolonkrypten einen Anstieg des intrazellulären Ca2+ aus. In Ussingkammer-Experimenten konnte Ryanodin einen konzentrationsabhängigen Anstieg des Kurzschlussstroms bewirken, was einen weiteren Beweis für die Existenz eines Ryanodinrezeptors darstellt. Um die physiologische Bedeutung des Ryanodinrezeptors für das Kolonepithel zu ermitteln, wurde in Ussingkammer-Experimenten durch Carbachol (5.10-5 mol.l-1) eine Ca2+-abhängige Cl--Sekretion induziert. Wurde gleichzeitig der Ryanodinrezeptor inhibiert, entweder durch Ruthenium Rot (5.10-4 mol.l-1) oder hochkonzentriertes Ryanodin (10-3 mol.l-1), war die Cl--Sekretion deutlich reduziert. Diese Daten weisen darauf hin, dass eine positive Rückkopplung im Sinne eines CICR an der Aufrechterhaltung der Ca2+-abhängige Cl--Sekretion beteiligt ist.Link to publications or other datasets
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Original publication in
Wettenberg : VVB Laufersweiler 2003