Die Effekte langwirksamer Amidlokalanästhetika auf repolarisierende Kaliumkanäle des menschlichen Herzens

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der Lokalanästhetika Bupivacain, Levobupivacain und Ropivacain auf die heterolog exprimierten kardialen Kaliumkanäle Kv4.3/KChIP2.2, KvLQT1/minK und HERG/MiRP1mit der patch clamp-Technik untersucht. Diese Kaliumkanäle leiten am Herzen die wichtigsten repolarisierenden Ströme Ito, IKs und IKr. Zwei der drei untersuchten Kanäle, Kv4.3/KChIP2.2 und HERG, wurden von den Lokalanästhetika mit IC50-Werten zwischen 10 µM und 100 µM bei klinisch relevanten Konzentrationen inhibiert, während der KvLQT1/minK-Komplex erst bei Konzentrationen 6 bis 30-fach oberhalb dieser IC50-Werte inhibiert wurde. HERG erwies sich gegenüber den untersuchten Lokalanästhetika als der empfindlichste Kanal. Die neueren Substanzen Levobupivacain und Ropivacain besaßen eine ähnliche inhibitorische Potenz gegenüber Kv4.3/KChIP2.2 und HERG wie Bupivacain. Da die Inhibition von HERG durch Lokalanästhetika stereoselektiv war, war Levobupivacain sogar ein potenterer Blocker des HERG-Kanals als Bupivacain. Der Kv4.3/KChIP2.2-Kanal-Komplex wurde von Bupivacain nicht stereoselektiv inhibiert. Bupivacain und Ropivacain modulierten das Schaltverhalten von Kv4.3/KChIP2.2 derart, dass unter physiologischen Bedingungen eine zusätzliche Stromreduktion zu erwarten ist. Die modulierenden und inhibierenden Eigenschaften der Lokalanästhetika auf diesen Kanal-Komplex sind mit einem Offen-Kanal-Block und einer partiellen Aufhebung der KChIP-Effekte vereinbar. Akzessorische beta-Untereinheiten kardialer Kaliumkanäle können deren Lokalanästhetikasensitivität verändern. Die beta-Untereinheit KChIP2.2 verminderte die Empfindlichkeit des Kv4.3-Kanals gegenüber den Lokalanästhetika. Die beta-Untereinheit MiRP1 hatte jedoch keinen modulierenden Effekt auf die Sensitivität des HERG-Kanals. Auch der im Zusammenhang mit kardialen Arrhythmien bei Antibiotikagabe beschriebene Polymorphismus MiRP1T8A hatte keinen Einfluss auf die Lokalanästhetikasensitivität von HERG. Mit dem Rampenprotokoll konnten wichtige Merkmale der repolarisierenden Ströme Ito, IKs und IKr reproduziert werden. Die Inhibition von Rampenströmen bei Kv4.3/KChIP2.2 und HERG weist auf eine mögliche Reduktion von Ito und IKr in der frühen bzw. in der späten Phase des Herzaktionspotentials hin. Eine solche Reduktion kann in vivo zu einer Verlängerung des QT-Intervalls im Elektrokardiogramm und zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber der Entstehung von ventrikulären Tachyarrhythmien führen.