RSS-Feed abonnieren
DOI: 10.1055/s-2007-996512
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York
Enfluran blockiert den Ionenstrom durch den nikotinischen Acetylcholinrezeptor
Enflurance blocks the ion current through the nicotine acetylcholine receptor channelPublikationsverlauf
Publikationsdatum:
22. Januar 2008 (online)
Zusammenfassung
Ziel der Studie: Untersucht wurde die Interaktion des Inhalationsanaesthetikums Enfluran (EN) mit dem nikotinischen Acetylcholinrezeptor (nAChR) anhand von Summenströmen. Der nAChR gehört zur Superfamilie der ligandenaktivierten Ionenkanäle und ist unter diesen der am besten charakterisierte Rezeptor.
Methodik: Die Experimente erfolgten mit der Patch-Clamp-Methode an kultivierten Myotuben der Maus, die den embryonalen Typ des nAChR exprimieren. Mit Standardmethoden wurden „outside-out”-patches erzeugt. Da direkt ligandengesteuerte Ionenkanäle die Eigenschaft der schnellen Desensitisierung aufweisen, wurden die Agonisten und die Testsubstanz mit einem ultraschnellen piezo-gesteuerten Transmitterapplikationssystem appliziert. Acetylcholin (ACh) wurde in supramaximaler Konzentration von 10-4 M zusammen mit EN repetitiv in Einzelpulsen appliziert.
Ergebnisse: 48 patches kamen zur Auswertung. EN blockiert in klinisch relevanten Konzentrationen den embryonalen Typ des nAChR konzentrationsabhängig und reversibel: 1,44 × 10-5 M EN blockieren ca. 10 %, 1,44 × 10-4 M 25 %, 1,44 × 10-3 M 35 % und 1,44 × 10-2 M 75 % des Ionenstroms. Zudem erfolgt unter Applikation von EN eine Verkürzung der Desensitisierungszeit, die nach Kontroll-Exposition mit 10-4 M ACh alleine teilweise, wenn auch nicht vollständig, reversibel ist.
Schlußfolgerung: In der vorliegenden Studie wurde gezeigt, daß die Blockierung des Ionenstroms am ligandenaktivierten embryonalen nAChR durch Enfluran in klinisch relevanten Konzentrationen auftritt. Zur Familie der ligandenaktivierten Ionenkanäle gehören u.a. GABAA-, Glutamat- und Glycin-Rezeptoren, die nachweislich durch volatile Anaesthetika beeinflußt werden. Es ist somit denkbar, daß für den Mechanismus der Allgemeinanaesthesie eine Blockade ligandengesteuerter Ionenkanäle eine Rolle spielen könnte. Auch die bekannte Verstärkung der medikamentösen Muskelrelaxation durch Inhalationsanaesthetika resultiert möglicherweise aus der Blockierung von Ionenströmen am nAChR der neuromuskulären Endplatte.
Summary
Aim: The study investigates the influence of enflurane (EN) on macroscopic currents of the nicotinic acetylcholinergic receptor channel (nAChR). This ion channel is a respresentative member of the superfamily of ligand-gated receptor channels and is better characterized than all the other receptors in respect of structure and function.
Methods: For the experiments the patch-clamp technique was used to study the embryonic type of the nAChR expressed by cultured mouse-myotubes. Patch-clamp recordings were performed in the outside-out-mode from these preparations. To match the rapid desensitization kinetics of ligand-activated ion channels, a liquid filament switch technique was used for the application of agonists to the excised patches. This technique allows for change of solution within 300 μs. We used a saturating concentration of 10-4 M acetylcholine (ACh), activating almost all available ion channels on a patch. Pulses of 10-4 M ACh together with EN in different concentrations were applied repetitively.
Results: The current elicited by 10-4 M ACh is reduced reversibly in a concentration-dependent manner by EN in clinically relevant concentrations: 1,44 × 10-5 M EN inhibit about 10 %, 1.44 × 10-4 M 25 %, 1.44 × 10-3 M 35 %, and 1.44 × 10-2 M 75 % of the ion flux (averaged results from 48 patches). EN decreases the time constant of the current decay. This acceleration of desensitisation kinetics is partly reversible if followed by application of 10-4 M ACh.
Conclusion: In this study we were able to show that EN reduces the currents of the ligand-gated embryonic-like nAChR in clinically relevant concentrations. Volatile anaesthetics are known to influence GABAA-, glutamate-, and glycine- activated receptors, which are members of the same family of ligand-gated receptor-channel units. Thus, the action of volatile anaesthetics on ligand-gated receptors may play a role in the mechanism of general anaesthesia. The interaction of volatile anaesthetics with nondepolarising neuromuscular blockers may also be based on this effect at the neuromuscular junction.