Untersuchung grundlegender Ionentransportmechanismen am Integument von Lumbricus terrestris
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Zusammenfassung
Im Zuge der Untersuchung grundlegender Ionentransportmechanismen über die Haut des Regenwurms stellte sich das Epithel als sehr dicht (durchschnittlich 11.593 Ohm·cm²) und hochselektiv für die Aufnahme von Natrium gegenüber anderen Alkalimetallen heraus. Histologische Untersuchungen zeigten, dass die Haut des Regenwurms ein einschichtiges Epithel aufweist, welches sich aus mindestens drei verschiedenen Zelltypen zusammen-setzt. Das Epithel wird nach außen durch eine kollagene Cuticula begrenzt. Auf der basolateralen Seite folgen Muskelschichten, die vom Epithel durch eine Basallamina getrennt sind.Elektrophysiologische Messungen mit der Current-clamp Methode in modifizierten Ussingkammern zeigten, dass ein Teil des transepithelialen Stroms amiloridsensitiv war. Das deutete auf das Vorhandensein eines Epithelialen Natriumkanals (ENaC) in dem untersuchten Gewebe hin. Die halbmaximale Hemmkonzentration von k1/2 = 1,28 ± 0,08 µM Amilorid lag deutlich unter der bei anderen Anneliden, wie dem limnisch lebenden Blutegel, gefundenen. Weitere Experimente mit amiloridanalogen Substanzen ergaben ein Sensitivitätsprofil von Benzamil > Phenamil > Amilorid > EIPA. Die Anneliden sind somit der niedrigste Tierstamm, in dem ein funktioneller ENaC beschrieben ist, während in niedrigeren Phyla (z.B. beim Nematoden C. elegans) nur eine strukturell ähnliche Vorstufe des Kanals in Form so genannter Degenerine bekannt ist. Das macht das Gewebe interessant für die Grundlagenforschung zur epithelialen Natriumresorption, insbesondere da der Regenwurm ein natürlicher knock-out-Modellorganismus für das Steroidhormon Aldosteron ist. Peptidhorme hingegen kommen in diesem Tier vor, was eine schrittweise Erforschung des Effekts von Hormonen der Oxytocin/Vasopressin-Familie auf die Osmoregulation und speziell den ENaC ohne eine Überlagerung durch den Effekt von Steroidhormonen erlaubt. Eine solche Möglichkeit besteht in keinem Vertebratenmodell. Experimente mit Oxytocin, Vasopressin, Vasotocin, Isotocin, Annetocin, 8-lys-Conopressin und einem neusynthetisierten Peptid (2-tyr-8-lys-Conopressin) auf den amiloridsensitiven Strom (Iamilo) über die Regenwurmhaut ergaben, dass nur die Conopressinderivate den Iamilo steigerten, während alle anderen Peptidhormone diesen gesenkt hatten. Eine dabei aufgedeckte Dosisabhängigkeit des Oxytocineffekts auf Iamilo kann nun erklären, warum in der Literatur dieses Peptid von verschiedenen Autoren entweder als diuretisches oder auch als antidiuretisches Hormon beschrieben wird. Andere Ionentransportmechanismen wie ein apikaler Na/K/2Cl-Cotransporter, eine basolaterale Na/K-ATPase und nach außen gerichtete Kaliumkanäle in der basolateralen Membran konnten in der vorliegenden Arbeit ebenfalls funktionell beschrieben werden. Die Entwicklung eines detaillierten Modells von Ionenbewegungen über die Haut des Regenwurms soll in der Folge Experimente mit dem Regenwurm z.B. als Bioinidikator für ökotoxikologische Fragestellungen ermöglichen.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Wettenberg : VVB Laufersweiler 2004