Regulation von TRPM3 durch α2-Adrenorezeptoren in pankreatischen β-Zellen

TRPM3 ist ein Ca2+-permeabler, nichtselektiver Kationenkanal der TRP-Familie, der durch das endogene Neurosteroid Pregnenolonsulfat aktiviert werden kann. Eine funktionelle Expression des Kanals konnte unter anderem in pankreatischen β-Zellen nachgewiesen werden. Eine Aktivierung von TRPM3 in β-Zell...

Ausführliche Beschreibung

1. Verfasser: Mohr, Florian
Beteiligte: Oberwinkler, Johannes (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache: Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2014
Normale und Pathologische Physiologie
Ausgabe: http://dx.doi.org/10.17192/z2014.0325
Schlagworte:
Online Zugang: PDF-Volltext
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Zusammenfassung: TRPM3 ist ein Ca2+-permeabler, nichtselektiver Kationenkanal der TRP-Familie, der durch das endogene Neurosteroid Pregnenolonsulfat aktiviert werden kann. Eine funktionelle Expression des Kanals konnte unter anderem in pankreatischen β-Zellen nachgewiesen werden. Eine Aktivierung von TRPM3 in β-Zellen führt zu einem Einstrom von Ca2+ und zu einer Verstärkung der Glucose-induzierten Insulinfreisetzung. Die genaue Funktion des Kanals im Kontext der β-Zellen ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Die Insulinfreisetzung in β-Zellen unterliegt einer äußerst strikten und vielseitigen Regulation und wird präzise den physiologischen Begebenheiten angepasst. Viele dieser Modulationen werden hierbei über G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCR) vermittelt. Da für viele TRP-Kanäle bekannt ist, dass sie durch GPCR moduliert werden und die überwiegende Mehrheit der an der Insulinfreisetzung beteiligten Ionenkanäle durch GPCR auf die eine oder andere Art moduliert werden, stellte sich die Frage, ob auch TRPM3 in β-Zellen einer solchen Regulation unterliegt. Es zeigte sich, dass die Aktivität von TRPM3 in β-Zellen und Ins1 Zellen (Insulinoma Zelllinie der Ratte) durch Noradrenalin stark und reversibel inhibiert wird. Durch pharmakologische Experimente konnte nachgewiesen werden, dass die Hemmung dabei über α2-Adrenorezeptoren vermittelt wird. Eine genauere Betrachtung des zugrundeliegenden Signalwegs offenbarte, dass die TRPM3-Hemmung durch einen Gαi/o-gekoppelten Mechanismus induziert wird. Eine Beteiligung des „klassischen“, cAMP-abhängigen Signalwegs konnte ausgeschlossen werden. In Überexpressions-experimenten zeigte sich weiterhin, dass aktivierte Gαi/o-Untereinheiten nicht an der direkten Vermittlung der Inhibition beteiligt sind. Eine Überexpression von βγ-Untereinheiten hingegen führte zu einer drastischen Verminderung der TRPM3-Aktivität. Jedoch konnten nicht alle βγ-Kombinationen die TRPM3-Hemmung induzieren. Lediglich β1 und β2, in Kombination mit einer γ-Untereinheit, waren in der Lage, die TRPM3-Aktivität zu inhibieren. Ebenso konnte in Ins1 Zellen, die mit mSIRK (einem membrangängigen Peptid, das eine Freisetzung von βγ-Untereinheiten induziert) behandelt wurden, eine Reduktion der TRPM3-Aktivität beobachtet werden. Weiterhin konnte durch Abfangen von βγ-Untereinheiten (mittels myr-Phosducin oder myr-βARKct (Polypeptide, die βγ-Untereinheiten direkt binden)) die Noradrenalin vermittelte TRPM3-Hemmung deutlich abgeschwächt werden. Eine Beteiligung der PLC, der PKC, der PLA2 und löslichen, cytosolischen Faktoren am Signalweg, der zur TRPM3-Hemmung führt, konnte hingegen weitgehend ausgeschlossen werden. Somit besteht die Möglichkeit, dass die Noradrenalin-induzierte Hemmung der TRPM3-Kanäle auf eine direkte Interaktion der βγ-Untereinheiten mit TRPM3 zurückzuführen ist. Es zeigte sich, dass nicht alle TRPM3-Spleißvarianten sensitiv für die durch α2-Adrenorezeptor vermittelte Inhibition sind bzw. nicht alle eine verminderte Aktivität nach Überexpression von βγ-Untereinheiten aufweisen. Dafür verantwortlich scheint eine 10 Aminosäure lange Sequenz zu sein, die durch Exon 17 kodiert wird und in den insensitiven Spleißvarianten (TRPM3α4 und TRPM3α5) nicht vorhanden ist. Die vorliegende Arbeit zeigt deutlich, dass TRPM3 in β-Zellen einer starken Regulierung durch α2-Adrenorezeptoren unterliegt. Dies deutet darauf hin, dass TRPM3 möglicherweise eine essentielle Funktion in β-Zellen besitzt, die einer ausgeprägten sympathischen Regulation bedarf. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen somit zu einem besseren Verständnis der TRPM3-Kanäle im Kontext der β-Zellen bei. Die Entdeckung, dass TRPM3 durch Gαi/o-gekoppelte GPCR moduliert werden kann, stellt ebenso eine wichtige Grundlage für nachfolgende Untersuchungen bezüglich der Rolle, Funktion und Regulation von TRPM3 in anderen Geweben dar.
DOI: http://dx.doi.org/10.17192/z2014.0325