The stretch-activated potassium channel TREK-1 in rat cardiac ventricular muscle

Kardiale TREK-1-ähnliche Kaliumkanäle sind in Herzmuskelzellen funktionell wichtig. In dieser Promotionsarbeit werden zwei TREK-1 ähnliche Kaliumkanäle in Herzmuskelzellen von Ratten beschrieben, ein neuer TREK-1-ähnlicher Kaliumkanal mit niedriger Leitfähigkeit und ein TREK-ähnlicher Kaliumkanal mit hoher Leitfähig-keit. Mit Hilfe der zellspezifischen RT-PCR (reverse transcriptase polymerase chain reaction) fanden wir in der Ratte eine starke Expression einer Spleißvariante von TREK-1 (die TREK-1b genannt wurde), bei welcher der N-Terminus im Vergleich zum 'klassischen' TREK-1 Kanal um 15 Aminosäuren verlängert ist. Immunhistochemische Untersuchungen mit Antikörpern gegen TREK-1 zeigten eine Lokalisation des Kanals in longitudinalen Streifen an der Oberfächenmembran der Herzmuskelzellen. Nach mechanischer Dehnung der Herzmuskelzellen mit einem dünnen Glasstab wurde in Ganzzellableitungen eine auswärts gleichrichtende Kaliumstromkomponente entdeckt. Bei Einzelkanalableitungen mit symmetrischer Kaliumlösung wurden in Herzmuskel-zellen zwei TREK-ähnliche Kanäle mit 'flickery burst'-Kinetik gefunden: ein Kalium-kanal mit hoher Leitfähigkeit (1325 pS im positiven Potenzialbereich) und ein neuer Kaliumkanal mit niedriger Leitfähigkeit (415 pS im positiven Potenzialbereich). Der Kanal mit niedriger Leitfähigkeit konnte durch negativen Druck in 'inside-out patches', durch positiven Druck in 'outside-out patches', durch Absenkung des intra-zellulären pH und durch Zugabe von Arachidonsäure aktiviert werden. Seine Öffnungswahrscheinlichkeit nahm bei Depolarisation als Folge einer Zunahme der 'gaps between bursts' stark zu. Die biophysikalischen Eigenschaften der beiden kardialen Kaliumkanäle ähnelten den Eigenschaften von TREK-1a und TREK-1b, die beide im heterologen Expressions-system (HEK293 Zellen) sowohl eine niedrige als auch eine hohe Leitfähigkeit zeigten. Unsere Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass die beiden in Herzmuskel-zellen vorkommenden TREK-ähnlichen Kanäle zwei verschiedene Funktionszustände ('Modi') von TREK-1 darstellen. Der durch diese mechanosensitiven Kanäle fließende Strom könnte dazu dienen, den Einwärtsstrom, der während der Füllungsphase des Herzens durch mechanosensitive nichtselektive Kationenkanäle fließt, zu kompensieren und dadurch das Auftreten von ventrikulärer Extrasystolen zu verhindern.