Wirkung von Imidazolinen auf den „triggering pathway“ der Insulinsekretion

Große Lackmann, Timm

doi:10.24355/dbbs.084-200709180200-2

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Wirkung von Imidazolinen auf den „triggering pathway“ der Insulinsekretion

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Vertreter der Substanzgruppe der Imidazoline sind interessant als potentielle orale Antidiabetika, da einige von ihnen die Insulinsekretion nur in Gegenwart einer stimulatorischen Insulinsekretion steigern. Es gibt Hinweise darauf, dass neben dem Schluss des ATP-abhängigen Kaliumkanals weitere Mechanismen an der Sekretionsauslösung beteiligt sind. Umstritten ist, ob es einen spezifischen Imidazolinrezeptor (I3-Rezeptor) an der B-Zelle des Pankreas gibt, und wie seine Beziehung zum KATP-Kanal und den zusätzlichen insulinotropen Mechanismen ist. Mit dieser Arbeit soll die Wirkung der Imidazoline auf Elemente des „triggering pathways“ der Insulinsekretion genauer charakterisiert werden: 1. In welcher Beziehung steht der KATP-Kanal zu den nichtadrenergen Imidazolinbindungsstellen, die in der Membran von insulinsezernierenden HIT-Zellen beschrieben wurden? Ist die Hemmung des KATP-Kanals durch Imidazoline wie diejenige durch Chinin auf eine Interaktion mit der porenbildenden Untereinheit Kir6.2 des KATP-Kanals zurückzuführen und kann dadurch die Bindung von Chinin an nichtadrenerge Imidazolinbindungsstellen von HIT-Zellmembranen erklärt werden? Die heterologe transiente Expression der trunkierten porenbildenden Untereinheit Kir6.2ΔC26 sollte etabliert werden und die Wirkung von Imidazolinen und Chinin auf diesen Kanal mit derjenigen auf den nativen KATP-Kanal verglichen werden. 2. Ist der insulinotrope Effekt, den Imidazoline durch Blockade von Kir6.2 bewirken, durch physiologische und pharmakologische Kaliumkanalöffner antagonisierbar? Dazu sollte der Antagonismus der schließenden Wirkung von Imidazolinen auf den nativen KATP-Kanal durch Diazoxid und GDP in der inside-out Konfiguration geprüft werden. Das Ausmaß der Diazoxid-induzierten Repolarisation sollte unter current-clamp Bedingungen in der whole-cell Konfiguration geprüft werden. Die Auswirkung der Repolarisation auf die cytosolische Ca2+-Konzentration sollte an intakten B-Zellen gemessen werden.

Imidazolines are interesting as potential oral antidiabetic drugs, because several compounds of this group enhance insulin secretion only in the presence of a stimulatory glucose concentration. It was shown that beside the closure of KATP channels in pancreatic B-cells there are additional sites of action at a late step in stimulus-secretion coupling. It is controversly disscussed if there are specific imidazolinereceptors in pancreatic beta cells and how their relation to the KATP channel and the additional insulinotropic mechanisms are. We tested the effect of imidazolines on elements of the triggering pathway of insulin secretion. The aim was to answer the following questions: 1. How is the relation of the KATP channel to the nonadrenergic binding sites which were found in insulin secreting HIT-cells? Interact KATP channel-blocking imidazolines and quinine with the pore-forming subunit Kir6.2 and could this be an explanation for the binding of quinine to the nonadrenergic binding sites in HIT-cells? For comparison we transiently expressed the truncated pore-forming Kir6.2∆C26 in HEK293-cells to test the effect of imidazolines and quinine on native KATP channel activity and expressed Kir6.2∆C26 channel activity. 2. Is the insulinotropic effect of Kir6.2 channel-blocking imidazolines reversible by action of physiological and pharmacological K+ channel openers? Therefore we tested the effect of diazoxide and MgGDP on native KATP channels which were blocked by imidazolines with the inside-out configuration. The degree of diazoxide-induced repolarisation of beta-cell membrane potential should be determined under current-clamp conditions in the whole-cell configuration. The influence of repolarisation on the cytosolic Ca2+-concentration should be tested on intact perifused beta-cells.