Einleitung: In den Atemwegen von Mäusen konnte gezeigt werden, dass Acetylcholin (ACh) als ein autokrines/parakrines Signalmolekül in die Atemwegsflüssigkeit entlassenen wird und dort nikotinerge und muskarinerge ACh-Rezeptoren (n- und mAChR) aktiviert, die eine Cl -Sekretion über Ca2+-abhängige Cl - und K+ -Kanäle vermitteln sollen. Schweine werden, im Vergleich zum Mausmodell, verstärkt als ein geeignetes Modell zur Untersu-chung menschlicher Atemwegserkrankungen angesehen, die mit einem gestörten epithelia-len Ionentransport verbunden sind (z.B. Mukoviszidose, COPD). Aus diesem Grund wurden in Atemwegsepithelien von Schweinen (i) die Pharmakologie von luminal appliziertem ACh, (ii) die intrazelluläre Ca2+-Abhängigkeit des Effekts von luminal appliziertem ACh und (iii) die Regulierung des transepithelialen Ionentransports durch luminal appliziertes ACh untersucht.Methode: Trachealpräparationen von Schweinen wurden in Ussing-Kammern eingesetzt, um die transepithelialen Ionentransport-Prozesse elektrophysiologisch als Kurzschlussstrom (ISC) zu messen.Ergebnisse: Luminal appliziertes ACh induzierte eine transiente Erhöhung des ISC. Dieser Effekt konnte durch den unspezifischen ACh-Rezeptor-Agonisten Carbachol und die mAChR-Agonisten Muskarin und Pilokarpin nachgeahmt werden. Weiterhin wurde der ACh-induzierte Anstieg des ISC durch den nicht-selektiven mAChR-Antagonisten Atropin (M1-5AChR) größtenteils geblockt. Weitere Experimente mit dem M1AChR-Antagonisten Pirenzepin und dem M3AChR-Antagonisten 4-DAMP resultierten in einer dosisabhängigen Hemmung des ACh-induzierten ISC (IC50 von 69.1 µM bzw. 49.3 nM). Im Vergleich zu den muskarinergen Agonisten waren der nAChR-Agonist Nikotin und der membranundurchläs-sige nAChR-Agonist DMPP nicht in der Lage, den ACh-induzierten ISC zu verändern. Zu-sätzlich wurden in Gegenwart von Nikotin und dem nicht-selektiven nAChR-Antagonisten Mecamylamin keine Veränderungen im ACh-induzierten ISC registriert.Weiterhin wurde eine potentielle Beteiligung von Ca2+ am Effekt von luminal appliziertem ACh untersucht. Eine Entfernung von extrazellulärem Ca2+ aus der Ringerlösung hatte kei-nen Einfluss auf den ACh-induzierten ISC. In Experimenten, bei denen intrazelluläre sar-ko/endoplasmatische Ca2+-ATPasen mit drei Inhibitoren (Thapsigargin, DTBHQ und Cyc-lopiazonsäure) gehemmt wurden, war nur Thapsigargin in der Lage, den ACh-induzierten ISC zu inhibieren. Weiterhin konnte in Gegenwart des Inositol-1,4,5-triphosphat-Rezeptor (IP3R)-Inhibitors 2-APB und des Ryanodin-Rezeptor (RyR)-Inhibitors Rutheniumrot keine Veränderung des ACh-induzierten ISC beobachtet werden. Zudem zeigte ein Inhibitor der Phosphatidylinositol-Phospholipase C (U73122) keine Auswirkung auf den ACh-induzierten ISC, während ein Phosphatidylcholin-Phospholipase C-Inhibitor (D609) diesen reduzierte. Des Weiteren wurde ein cAMP-abhängiger Signalweg durch die Verwendung eines Ade-nylylcyclase-Inhibitors (MDL) ausgeschlossen.Bei den Untersuchungen zur Regulierung des transepithelialen Ionentransports durch lumi-nal appliziertem ACh, konnte mit den Kanalblockern für die Cl sekretierenden Ionenkanäle CFTR (GlyH101) und CaCC (Tanninsäure) kein Einfluss auf den ACh-induzierten ISC festge-stellt werden. Im Gegensatz dazu führte eine Depolarisation der basolateralen Membran mit einer hohen K+-Konzentration zu einer Inhibition des ACh-induzierten ISC. Allerdings konnte mit dem allgemeinen K+-Kanalblocker Ba2+ keine Inhibition des ACh-induzierten ISC erzielt werden. Weiterhin waren verschiedene Kanalblocker für big conductance (BK-), intermediate conductance (IK-) und small conductance (SK-) Ca2+-aktivierte K+-Kanäle nicht in der Lage, den ACh-induzierten ISC zu inhibieren.Fazit: Luminal appliziertes ACh stimuliert M1AChR- und M3AChR-Subtypen (bevorzugt den M3AChR-Subtyp) in den Atemwegsepithelzellen des Schweins. Interessanterweise wur-de keine Beteiligung von nAChR beobachtet. Des Weiteren wurden keine klaren Hinweise für eine potentielle Beteiligung einer Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration in-folge von luminal appliziertem ACh gefunden. Überdies wird durch luminal appliziertes ACh, mit der Ausnahme einer K+-Leitfähigkeit in der basolateralen Membran, keine weitere Ionenkanalaktivität beeinträchtigt; einschließlich einer apikalen Cl Leitfähigkeit. Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass in den Atemwegen von Schweinen und Mäusen beträchtliche Unterschiede in den cholinergen Signalwegen vorliegen.
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