Direkte Hemmung ATP-sensitiver Kaliumkanäle in der pankreatischen B-Zelle durch Monokarbonsäuren

Schmeling, Henrike

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-445

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Direkte Hemmung ATP-sensitiver Kaliumkanäle in der pankreatischen B-Zelle durch Monokarbonsäuren

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Die Hemmung der Öffnungsaktivität durch Ketoisocapronat (KIC), Ketocapronat (KC), Isocapronat (IC), Ketoisovalerat (KIV), Phenylpyruvat (PPyr) und Phenylpropionat (PProp) wurde an transient in COS-Zellen exprimierten KATP-Kanälen vom Kir6.2/SUR1-Typ und an nativen KATP-Kanälen von Maus-B-Zellen in inside-out Patch Clamp-Experimenten untersucht. In Kontrollexperimenten konnte Meglitinid in maximal-wirksamer Konzentration KATP-Kanäle in COS-Zellen in Abwesenheit von ADP nicht vollständig hemmen. In Anwesenheit von ADP und Magnesium konnte Meglitinid die Kanalaktivität von B-Zellen vollständig hemmen. Die Anionen der Monokarbonsäuren beeinflussten an COS-Zellen und an B-Zellen nicht die Einzelkanalleitfähigkeit der KATP-Kanäle, die Öffnungsaktivität wurde jedoch durch alle getesteten Monokarbonsäuren gehemmt. An COS-Zellen nahm die Hemmwirkung der Monokarbonsäuren in 20 mM Konzentration in folgender Reihenfolge zu: KIV < KIC = KC = IC < PPyr < PProp. Für KIC, KC und PPyr wurden an B-Zellen folgende halbmaximal-wirksame Konzentrationen ermittelt: 18,9 mM, 12,5 mM und 1,8 mM. Die direkte KATP-Kanalhemmung der Monokarbonsäuren kommt durch Bindung an die regulatorische SUR-Untereinheit des Kanals zustande. Die Hälfte der Insulin freisetzenden Wirkung von 10 mM PPyr wird durch direkte KATP-Kanalhemmung hervorgerufen. Bei 10 mM KIC oder KIV wirkt sich die direkte Kanalhemmung nicht auf die Insulinfreisetzung aus.

In this thesis, the direct inhibition of the KATP-channel activity by several monocarboxylic acids with a similar chemical structure to alpha-ketoisocaproate (KIC) were studied using the patch clamp technique: alpha-ketocaproate (KC), isocaproate (IC), alpha-ketoisovalerate (KIV); beta-phenylpyruvate (PPyr) and 2-phenylpropionate (PProp). Exposing excised inside-out patches of Kir6.2/SUR1-type KATP-channels containing COS-cells to Meglitinid in the absence of ADP, channel activity could not completely be abolished. In presence of ADP and Magnesium, Meglitinid suppressed activity of native KATP-channels in pancreatic mouse B-cells entirely. The anions of the tested monocarboxylic acids did not affect channel conductance neither in COS-cells nor in pancreatic mouse B-cells, but all of them decreased KATP-channel activity. Inhibition of channel activity in COS-cells increases as follows: KIV < KIC = KC = IC < PPyr < PProp. Half-maximal effective concentration of KIC, KC and PPyr in inside-out patches from B-cells were found to be 18,9 mM, 12,5 mM and 1,8 mM. The inhibition of channel activity is achieved by binding to SUR1. Half of Insulin releasing action of 10 mM PPyr is mediated by direct KATP-channel inhibition. Direct channel inhibition of 10 mM KIC or KIV does not affect Insulin release.