Pneumologie 2007; 61 - A18
DOI: 10.1055/s-2007-1032285

Rolle der Inositol-1,4,5-Triphosphat- und Ryanodine-Rezeptoren bei der Kontraktion glatter Muskelzellen der Luftwege

M Edelmann 1, A Bergner 1, RM Huber 1, MJ Sanderson 2
  • 1Pneumologie, Medizinische Klinik-Innenstadt, LMU München
  • 2Physiology, University of Massachusetts Medical School, Worcester, MA, USA

Kalzium induziert die Kontraktion der glatten Muskelzellen der Luftwege (ASMC). Seine Freisetzung aus dem sarkoplasmatischen Retikulum (SR) kann über Ca2+-sensitive Ryanodine-Rezeptoren (RyR) oder über Inositol-1,4,5-Triphosphat-sensitive Rezeptoren (IP3R) erfolgen. Agonisten wie Methacholin (MCh) oder Serotonin (5-HT) triggern diese Freisetzung über einen G-Protein-gekoppelten Signalweg. Ziel dieser Studie war es, den Anteil von RYR und IP3R an der agonisten-induzierten Freisetzung von Kalzium zu untersuchen. Dazu wurden verschiedene IP3R- bzw. RYR-Blocker eingesetzt (Ryanodine, Tetracain, Xestospongin) und deren Einfluss auf Ca2+-Oszillationen und ASMC-Kontraktion verglichen.

Mittels Phasenkontrastmikroskopie wurde die Kontraktion von Bronchiolen in Lungenschnitten von Mäusen gemessen. Die zugehörigen Ca2+-Oszillationen wurden mit konfokaler Mikroskopie und Oregon Green als Kalziumindikator gemessen. Durch photolytische Freisetzung von IP3 direkt in den ASMC konnte der IP3R unter Umgehung der Signalkaskade überprüft werden.

Die Gabe von MCh bzw. 5HT induzierte Ca2+-Oszillationen (Frequenz 18,8±1,37/min, bzw. 16,1±0,96/min), und eine anhaltende Kontraktion (52%±0,08 bzw. 44%±0,06). Das gezielte Freisetzen von IP3 führte zu einem lokalen Anstieg des intrazellulären Kalziums. Gemessen wurde die time-to-peak (TTP) und der Anstieg der Fluoreszenz (dY). Die Kontrolle ergab für die TTP 0,43±0,26s und für dY 63±0,08%. Ryanodine, ein RYR-Blocker hatte keinen Einfluss auf die Frequenz der Oszillationen (15,6±1,22/min) oder den Grad der Kontraktion (46±0,17%). Die lokale Freisetzung war ebenfalls unverändert (TTP 0,45±0,07s, dY 59±0,11%). Tetracain blockte die Oszillationen (11,34±1,58/min), reduzierte die Kontraktion wirkungsvoll (11±0,03%) und verlängerte die TTP signifikant (4,07±0,5s), während dY unverändert blieb (61±0,2%). Xestospongin, ein IP3R-Blocker, hatte einen kurzzeitigen relaxierenden Effekt (35±0,09%) und reduzierte die Oszillationsfrequenz (14±1,13%), beides jedoch nicht signifikant. Die TTP war ebenfalls nicht signifikant vermindert (0,47±0,19s), jedoch dY war mit 15±0,03% deutlich reduziert.

Weder die Induktion noch die Erhaltung der Ca2+-Oszillationen benötigen den RYR. Die Blockade des IP3R beeinflusst die Induktion und die Erhaltung der Ca2+-Oszillationen und damit der Kontraktion.