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Zelluläre Elekrophysiologie - Kardiale Natriumkanäle

In den meisten erregbaren Zellen sind spannungsgesteuerte Natriumkanäle für die Auslösung von Aktionspotenzialen verantwortlich. Diese bestehen aus einer porenbildenden α-Untereinheit und zusätzlichen ß-Untereinheiten. Verschiedene Isoformen der α-Untereinheiten haben ganz bestimmte Entwicklungs- und Lokalisationsmuster im Nervensystem sowie dem Skelett- und Herzmuskel, und sie besitzen bestimmte pharmakologische und funktionelle Eigenschaften. Wir haben die Zusammensetzung von Natriumkanälen im Herzen beschrieben und konnten zeigen, dass neben der eigentlichen kardialen α-Isoform auch neuronale Isoformen im Herzen vorkommen, und dass die einzelnen Isoformen unterschiedliche Lokalisationen innerhalb der ventrikulären Herzmuskelzelle aufweisen. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die eigentliche kardiale Isoform in den Glanzstreifen primär für die Leitung des Aktionspotenzials zwischen den Zellen verantwortlich ist und enthüllen einen unerwarteten Beitrag neuronaler Natriumkanalisoformen im t-tubulären System zur Koppelung der elektrischen Erregung zur Kontraktion im Herzmuskel. Neueste Untersuchungen zeigen auch eine Beteiligung von neuronalen Natriumkanälen bei der Erregungsbildung. Laufende Projekte beschäftigen sich mit der Aufdeckung der Expressionsmuster der α- und ß-Untereinheiten im Ventrikel und im Sinusknoten. Diese Forschungsvorhaben konzentrieren sich auf die Funktionen der verschiedenen Natriumkanaluntereinheiten für die kardiale Kontraktilität und Rhythmogenese. Ergebnisse werden zum besseren Verständnis von Herzrhythmusstörungen und ähnlichen Erkrankungen beitragen.

Abbildung 1

Abbildung 1

Lokalisation von Natriumkanal -Untereinheiten in isolierten Ventrikelmyozyten der Maus. (a) Eine Herzmuskelzelle "gefärbt" mit einem Antikörper, der spezifisch Natriumkanal -Untereinheiten erkennt, jedoch nicht zwischen den einzelnen Isoformen unterscheiden kann. Färbung der Disci intercalares und der t-Tubuli kann beobachtet werden. (b) In einer höheren Vergrößerung kann in einer anderen Herzmuskelzelle, gefärbt mit demselben Antikörper, ein gestreiftes Färbemuster und auch eine Clusterung von Natriumkanal -Untereinheiten an den Zellenden, den Regionen der Disci intercalares, beobachtet werden. (c) Spezifische Anfärbung der Disci intercalares entlang der Zellränder mit einem Antikörper, der spezifisch an die Natriumkanal-Isoform Nav1.5, die eigentliche "Herzisoform", bindet. (d - h) Isoformenspezifische Anfärbung von neuronalen Natriumkanälen. Spezifisches, gestreiftes Färbemuster für Nav1.6 (d), Nav1.3 (e) und Nav1.1 (h). Die Fokussierungsebene befand sich für diese Bilder in der Tiefe der Zelle. (g) Färbung von Nav1.1 mit Fokussierung auf die Zelloberfläche. (f) Antikörper gegen die Isoform Nav1.2 konnten kein Protein erkennen. Das gestreifte Färbemuster für die neuronalen Natriumkanalisoformen zeigt, dass Nav1.1, Nav1.3 und Nav1.6 im t-tubulären System lokalisiert sind. Maßstab, 10 µm.