Untersuchungen zur Regulation ATP-sensitiver K+-Kanäle durch Adeninnukleotide und zur Gewebsselektivität des oralen Antidiabetikums Nateglinid

Neugebauer, Bettina

doi:10.24355/dbbs.084-200511080100-400

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Untersuchungen zur Regulation ATP-sensitiver K+-Kanäle durch Adeninnukleotide und zur Gewebsselektivität des oralen Antidiabetikums Nateglinid

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ATP induziert die Hemmung von ATP-sensitiven K+-Kanälen (KATP-Kanälen) über eine Interaktion mit der porenformenden Kir6.2-Untereinheit, während die Aktivierung durch ADP oder GDP über die regulatorische SUR-Untereinheit vermittelt wird. Hamster SUR1/Maus-Kir6.2-Kanäle wurden transient in COS-Zellen exprimiert und ihre Nukleotidempfindlichkeit in der "Inside-out"-Konfiguration der Patch-Clamp-Technik untersucht. Die Daten deuten darauf hin, dass die Affinität der inhibitorischen Bindungsstelle auf Kir6.2 durch Gating kontrolliert wird, wobei Kanalaktivierung die ATP-Bindungsstelle in einen niederaffinen Zustand versetzt. Es zeigte sich ferner, dass bei gleichzeitiger Anwesenheit physiologischer Konzentrationen von aktivierenden und hemmenden Nukleotiden der häufig in der Kir6.2-Untereinheit vorkommende Polymorphismus E23K das Öffnen des KATP-Kanals durch Nukleosiddiphosphate erleichtert und die Empfindlichkeit gegenüber inhibitorisch wirksamen ATP reduziert. Die Ergebnisse unterstützen die Schlussfolgerung, dass E23K für Typ-2-Diabetes prädisponiert, indem die Reaktion des pankreatischen KATP-Kanals der B-Zelle auf die physiologische Variation der zytosolischen Nukleotidkonzentrationen verändert wird. Um die Gewebsselektivität des oralen Antidiabetikums Nateglinid zu charakterisieren, wurde eine Studie an rekombinanten humanen KATP-Kanälen durchgeführt. In den Untersuchungen wirkte Nateglinid als voller Agonist an allen KATP-Kanaltypen, wobei seine Selektivität für die pankreatischen im Vergleich zu den kardiovaskulären Kanälen (Faktor 100-150) der von Glipizid und Glibenclamid ähnelte.

ATP induces closure of ATP-sensitive K+ channels (KATP channels) by interaction with the pore-forming subunit (Kir6.2) while channel opening through ADP or GDP is mediated via the regulatory subunit (SUR). Hamster SUR1/mouse Kir6.2 channels were transiently expressed in COS-cells and nucleotide sensitivity assessed using the inside-out configuration of the patch-clamp technique. The data suggest that affinity of the inhibitory nucleotide site on Kir6.2 is controlled by gating, with channel opening switching the ATP-binding site in its low affinity state. Then it is shown that in the simultaneous presence of physiological concentrations of activating and inhibitory nucleotides, E23K, a common polymorphism in the Kir6.2 subunit exerts opposite effects on the potencies of these modulators. Channel opening through nucleoside diphosphates is facilitated, whereas sensitivity toward inhibition through ATP was slightly decreased. The results support the conclusion that E23K predisposes to type 2 diabetes by changing the response of the pancreatic B-cell KATP channel to physiological variation of cytosolic nucleotides. To characterize the tissue selectivity of the oral antidiabetic agent nateglinide a study on recombinant human KATP channels was performed. In this study nateglinide acts as full agonist at all KATP subtypes. The B-cell selectivity of nateglinide versus cardiovascular receptors (factor of 100-150) appears similiar to that observed with the sulfonylureas glipizide or glibenclamide.