Untersuchungen zur pharmakologischen Modulation des depolarisationsinduzierten Calciumeinstroms primärer pankreatischer beta-Zellen

In dieser Arbeit wurden Effekte pharmakologischer Werkzeuge der Insulinsekretionsforschung untersucht. 
Die metabolische Amplifikation ist ein unbestrittener Prozess der Nährstoff-induzierten Insulinsekretion. Ihre genauen Mechanismen und Botenstoffe wurden aber bis heute nicht endgültig aufgeklärt. Ein klassisches Protokoll zur Untersuchung der metabolischen Amplifikation ist die Kaliumdepolarisation, die die erste Phase der Insulinsekretion imitiert, in Kombination mit Diazoxid, welches die ATP-abhängigen Kaliumkanäle auch nach Zugabe eines Nährstoffstimulus im offenen Zustand hält. 
In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung dieser Werkzeuge mithilfe von elektrophysiologischen und microfluorimetrischen Messungen sowie Messungen der Insulinsekretionsrate und der mitochondrialen Aktivität an primären beta-Zellen und Langerhans'schen Inseln untersucht. Besonderer Schwerpunkt lag auf der Funktion spannungsabhängiger Ca2+-Kanäle und der cytosolischen Ca2+-Konzentration.
Es ist bekannt, dass 40 mM KCl über die Wirkung der reinen Membrandepolarisation hinaus den Ca2+-Einstrom verstärkt. Eine direkte Aktivierung spannungsabhängiger Ca2+-Kanäle konnte in dieser Arbeit jedoch nicht nachgewiesen werden. Ein möglicher weiterer Mechanismus, der dem verstärkten Ca2+-Einstrom zugrunde liegen könnte, ist die depolarisationsabhängige Öffnung sogenannter Connexin-Hemichannels. Als pharmakologisches Mittel zur Untersuchung dieser Hemichannels hat sich in der Literatur das Antimalariamittel Mefloquin etabliert. Da wir sowohl eine Blockade der ATP-abhängigen Kaliumkanäle als auch spannungsgesteuerter Ca2+-Kanäle unter Einfluss von Mefloquin nachweisen konnten, ist dieses Mittel zur Überprüfung unserer Hypothese jedoch ungeeignet. Untersuchungen mit dem Kombinationspartner im Versuchsprotokoll der Kaliumdepolarisation, dem Diazoxid, belegen dessen Beeinflussung des mitochondrialen Membranpotentials, was insbesondere für membrannahe Mitochondrien in der unmittelbaren Nachbarschaft reifer Insulingranula eine wichtige Rolle spielen könnte. 
Das experimentelle Werkzeug „Kaliumdepolarisation“ spiegelt mitnichten die erste Phase der Nährstoff-induzierten Insulinsekretion wieder, da es anders als angenommen eben nicht ausschließlich eine Depolarisation der beta-Zellen bewirkt, sondern den Ca2+-Einstrom über noch unbekannte Mechanismen verstärkt. Zudem hat auch Diazoxid zusätzliche Wirkungen, die zu einer Fehlinterpretation der mit diesem Werkzeug erzeugten Ergebnisse führen könnten.