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Medizin

Pharmakologischer Mechanismus kann zu hohe elektrische Aktivität in Nerven- oder Muskelzellen eindämmen

Donnerstag, 14. März 2019

/MP, stockadobecom

Berlin/Kiel – Einen neuen pharmakologischen Mechanismus in Kaliumkanälen, der eine zu hohe elektrische Aktivität in Nerven- oder Muskelzellen eindämmen könnte, hat ein Forscherteam aus Berlin und Kiel entdeckt. Die Ergebnisse sind im Wissenschaftsjournal Science erschienen (2019; doi: 10.1126/science.aav0569). 

Elektrische Signale entstehen in Zellen bekanntlich durch das gezielte Öffnen und Schließen von Ionenkanälen, zum Beispiel für Natrium oder Kalium. Im menschlichen Körper gibt es laut den Forschern etwa 80 verschiedene Varianten von Kaliumkanälen, und viele von ihnen haben die Aufgabe, überschießende elektrische Aktivität in Nervenzellen und Muskelzellen zu unterdrücken. Ohne diese elektrische Beruhigung würden Zellen durch Übererregung absterben.

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Die Wissenschaftler vom Physiologischen Institut der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) haben jetzt einen neuartigen Mechanismus entdeckt und pharmakologisch beeinflusst. Sie konnten damit wie mit einem Generalschlüssel bestimmte Ionenkanäle gleichzeitig öffnen und dadurch überschießende Aktivität in Zellen unterdrücken.

Für die Studie bestimmte die Forscherin Han Sun vom FMP, wo sich die negativ geladenen sogenannten Aktivatoren in den Kanälen befinden. Mithilfe von Computersimulationen, die sie zum Teil beim Norddeutschen Verbund für Hoch- und Höchstleistungsrechnen (HLRN) durchführte, konnten die Wissenschaftler den Ionenfluss simulieren.

Aus dieser Analyse konnten sie den Mechanismus entschlüsseln, mit dem negativ geladene Aktivatoren die Kanäle öffnen und den Ionenfluss beschleunigen. „Dieser Mechanismus ist überraschender­weise für eine Reihe verschiedener wichtiger neuroprotektiver Kanäle universell gültig und könnte einen Ausgangspunkt für rationale Medikamentenentwicklung darstellen,“ erläuterte Sun.

Die Kieler Arbeitsgruppe „Ionenkanäle“ um Thomas Baukrowitz bestätigte diese Ergeb­nisse. Die Wissenschaftler untersuchten die molekulare Biophysik von Ionenkanälen, also jene Prozesse, die zum Öffnen und Schließen von Ionenkanälen in der Zelle führen.

In der Publikation beschreiben die Forscher, dass eine Reihe schon lange bekannter Substanzen nicht wie ursprünglich gedacht spezifisch auf eine Sorte von Kaliumkanälen wirken, sondern gleichzeitig viele unterschiedliche Kaliumkanäle öffnen. „Dass dieser Klappen­mechanismus in verschiedenen Sorten von Kaliumkanälen auf sehr ähnliche Weise funktioniert, war so nicht bekannt und liefert ein besseres Verständnis der Funktionsweise von Kaliumkanälen“, erläuterte Baukrowitz. 

Die Forscher hoffen, dass ihre Erkenntnisse dazu beitragen, effizientere neue Medika­mente zu entwickeln, insbesondere bei solchen, die zur Behandlung von Krankheiten wie Epilepsie, Herzrhythmusstörungen, Gefäßverengungen oder verschiedenen Schmerzzu­ständen zum Einsatz kommen. © hil/aerzteblatt.de

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