Dokument: Elektrophysiologische Eigenschaften und Modulation hyperpolarisationsaktivierter Kationenkanäle im Zentralnervensystem des medizinischen Blutegels

Titel:	Elektrophysiologische Eigenschaften und Modulation hyperpolarisationsaktivierter Kationenkanäle im Zentralnervensystem des medizinischen Blutegels
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2590
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20030728-000590-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Gerard, Ednan [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,78 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Schlue, Wolf-Rüdiger [Gutachter] Prof. Dr. Haas, Helmut L. [Gutachter]
Stichwörter:	Elektrophsiologie, ih, Kation, Kanal, Blutegel, Hyperpolarisation, Strom,current, channel, ih, leech
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	In der vorliegenden Arbeit wurden Hyperpolarisations-aktivierte Kationenkanäle (Ih-Kanäle) identifizierter Neuronen in Segmentalganglien des medizinischen Blutegels, Hirudo medicinalis, mit Hilfe der Current-Clamp-Technik und Voltage-Clamp-Technik untersucht. Die biophysikalischen und pharmakologischen Eigenschaften der Ih-Kanäle wurden bei P-Neuronen näher charakterisiert, da diese Zellen einen ausgeprägten Ih-Strom aufweisen und Voltage-Clamp-Experimenten zugänglich sind. Bei Injektion negativer Ströme zeigten Retzius sowie T-, P- und N-Neuronen einen sogenannten Voltage-Sag, d.h. nach Erreichen der maximalen Hyperpolarisation kehrte das Membranpotential teilweise wieder auf den Ruhewert zurück. AE-, Leydig- und AP-Neuronen wiesen dagegen keinen Voltage-Sag auf. Offenbar sind Ih-Kanäle bei diesen Zellen nicht exprimiert. Bei P-Neuronen nahm die Geschwindigkeit der Aktivierung des Ih-Stroms mit der Amplitude der Hyperpolarisation zu. Bei Hyperpolarisation geringer Amplitude ließ sich die Aktivierungskinetik gut mit einer einfachen e-Funktion approximieren. Bei Hyperpolarisationen größerer Amplitude (³ 80 mV) war eine befriedigende Approximation nur noch durch eine Summe von zwei e-Funktionen möglich. Dieses Ergebnis deutet auf eine komplexe Aktivierungskinetik oder auf das Vorkommen von zwei Populationen von Ih-Kanälen hin. Die Abhängigkeit der Aktivität der Ih-Kanäle vom Membranpotential wurde mit Hilfe einer Boltzmann-Funktion durchgeführt und ergab, daß die Aktivierung der Ih-Kanäle bei 30 mV einsetzte, also bei einem Membranpotential deutlich positiver als das Ruhepotential, und die Ih-Kanäle bei 100 mV vollständig aktiviert waren. Aus dem Umkehrpotential des Ih-Stroms (-32 mV) ließ sich mit Hilfe von Literaturwerten bezüglich der intra- und extrazellulären Konzentrationen von Na+ und K+ ermitteln, daß die Ih-Kanäle deutlich besser für K+-permeabel waren als für Na+. Dennoch war der Ih-Strom in Na+-freier Lösung fast vollständig unterdrückt und der Tail-Strom kehrte seine Richtung um. Die halbmaximale Aktivierung der Ih-Kanäle erfolgte jedoch ähnlich wie in physiologischer Lösung. Die Absenkung der extrazellulären K+-Konzentration führte zur Unterdrückung des Ih-Stroms und umgekehrt wurde der Ih-Strom durch Erhöhung der K+-Konzentration verstärkt. Die starke Verminderung des Ih-Stroms in Na+-freier bzw. K+-freier Lösung zeigt, daß die Leitfähigkeit der Ih-Kanäle für K+ von der Gegenwart von Na+ abhängt und die Leitfähigkeit für Na+ von der Gegenwart von K+. Diese Art der Abhängigkeit ist für sogenannte ´multi-ion-pores´ typisch, bei denen die Bewegungen unterschiedlicher Ionensorten durch die Kanalpore voneinander abhängen. Extrazelluläres Cs+ hemmte den Ih-Strom in milimolarer Konzentration. Diese Hemmung war innerhalb von kurzer Zeit und vollständig reversibel. Mehrwertige Kationen wie Ni2+, Co2+ oder Ba2+, übten auf den Ih-Strom keinen Effekt aus, wie auch das quarternäre Ammoniumion TEA. Der bradycarde Wirkstoff ZD7288, der bei Vertebraten Ih-Ströme selektiv hemmt, wirkte nur in sehr hoher Dosierung, und meistens jedoch toxisch. Die Erhöhung der intrazellulären Konzentration zyklischer Nukleotide durch Applikation von nicht-hydrolysierbaren Analoga oder durch Hemmung von Phosphodiesterasen übte keinen Effekt auf die Abhängigkeit der Ih-Stromaktivierung vom Membranpotential aus. Die Änderung des extrazellulären pH-Werts in saure Richtung (pH 6,8) führte zu einer Verschiebung der Aktivierungskurve der Ih-Kanäle in negative Richtung. Bei extrazellulärer Alkalinisierung (pH 8,0) verschob sich die Aktivierungskurve ebenfalls in negative Richtung. Die Aktivierung des Ih-Stroms erleichterte die Aktionspotential-Auslösung und die Nachhyperpolarisation wurde unterdrückt und verringert. Die Refraktärzeit nach einem Aktionspotential war bei aktiviertem Ih-Strom verlängert. Die Hemmung des Ih-Stroms durch Cs+ beeinflußte die Aktionspotential-Auslösung nur geringfügig. Die Ih-Kanäle der P-Neuronen im Zentralnervensystem des medizinischen Blutegels weisen ähnliche Eigenschaften wie die Ih-Kanäle bei Vertebraten auf. Die Aktivierungskinetik und die hier indirekt nachgewiesene fehlende cAMP-Abhängigkeit deuten auf eine Verwandtschaft mit den HCN1-Kanälen von Vertebraten hin. Die physiologische Bedeutung der Ih-Kanäle und ihre Verteilung im Blutegel-Zentralnervensystem bleibt ungeklärt.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	28.07.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	12.05.2003
Datum der Promotion:	12.05.2003