Untersuchung der Modulation von erg - Kaliumkanälen durch TRH in Hypophysenzellen der Ratte

Abstract

Die rerg1a (HERG) Kaliumkanaluntereinheit und ihre N-terminale Spleißvariante rerg1b werden in vielen verschiedenen Geweben koexprimiert, und es konnte gezeigt werden,dass die beiden Isoformen heteromultimere erg-Kanäle im Herz und im Gehirn bilden. Die Reduktion des erg1a-Stroms durch das Thyreotropin-Releasing-Hormon (TRH) wurde häufig untersucht, es existierten jedoch bisher noch keine vergleichbaren Daten für erg1b.Da TRH und TRH-Rezeptoren in vielen Bereichen des Gehirn exprimiert werden, wurden in dieser Arbeit die biophysikalischen Eigenschaften von homomeren rerg1b-Kanälen und von heteromeren erg1a/erg1b-Kanälen untersucht. Dazu wurden die erg-Kanäle in klonalen somatomammotropen Hypophysenzellen der GH3/B6-Linie exprimiert. Diese Linie verfügt über endogene erg-Kanäle und TRH-Rezeptoren.Im Vergleich zu rerg1a verfügen die homomeren rerg1b-Kanäle über eine deutlich schnellere Deaktivierungskinetik und eine weniger stark ausgeprägte stationäre Inaktivierung. Außerdem befindet sich ihre halbmaximale Aktivierung bei 10 mV positiveren Potentialen. Eine Koexpression der beiden Isoformen führt zu erg-Kanälen, die eine intermediäre Deaktivierungskinetik aufweisen. Jedoch wird die Spannungsabhängigkeit der Aktivierung vom rerg1a dominiert, während die stationäre Inaktivierung deutlich vom rerg1b beeinflusst wird. Die Applikation von TRH induziert eine Reduktion der maximalen erg Leitfähigkeit für alle untersuchten erg1-Ströme, sie ist jedoch ohne Einfluss auf die Spannungsabhängigkeit der stationären Inaktivierung. Dennoch unterscheiden sich rerg1b-Kanäle signifikant in ihrem TRH-induzierten erhalten von den rerg1a-Kanälen. Die für rerg1a-Kanäle typische durch TRH verursachte Verschiebung der halbmaximalen Aktivierung zu positiveren Potentialen, die deutliche Verlangsamung der Aktivierung und die Beschleunigung der Deaktivierung sind bei rerg1b-Kanälen nicht vorhanden. Erstaunlicher Weise sind die meisten TRH-induzierten Effekte bei heteromeren rerg1-Kanälen durch die rerg1b- Untereinheit dominiert. PMA löste in GH3/B6-Zellen bei allen untersuchten erg1-Kanälen die selbe Modulation der erg-Ströme aus, die auch durch TRH erzeugt wurde. Es kam zu einer Reduktion des Stroms sowie bei den endogenen und den heterolog exprimierten rerg1a-Kanälen zu einer deutlichen Verschiebung der Spannungsabhängigkeit der Aktivierung. Der Einfluss auf die Zeitabhängigkeit der Aktivierung von PMA und TRH war ebenfalls gleich.In MMQ-Zellen konnte PMA keine Modulation der erg-Ströme auslösen. Erst nach heterologer Expression eines TRH-Rezeptors konnten auch in diesen Zellen die PMA - bedingten Effekte beobachtet werden. Die Modulation der verschiedenen erg-Ströme entsprach nun der Modulation durch PMA in GH3/B6-Zellen. Für die Wirkung von PMA auf den endogenen erg-Kanal und den heterolog exprimierten erg1-Kanal wurde somit ein funktioneller TRH-Rezeptor benötigt, obwohl PMA entgegen TRH seine Wirkung auch ohne Rezeptor erbringen sollte. In CHO-Zellen war es ebenfalls nicht möglich, mit PMA eine Modulation des heterolog exprimierten rerg1a-Kanals durchzuführen, jedoch konnte auch mit koexprimiertem TRH-Rezeptor mit TRH keine Modulation des rerg1a-Kanals erzielt werden. In diesem Zellsystem war es somit nicht möglich, den erg-Kanal durch TRH oder PMA zu beeinflussen. Für die TRH- und PMA-bedingte Modulation der erg-Kanäle scheint somit neben dem Vorhandensein einer endogenen Signalkaskade noch das Vorhandensein eines TRH-Rezeptors von Bedeutung zu sein, da im Falle der MMQ-Zellen eine Modulation erst möglich wurde, nachdem ein TRH-Rezeptor koexprimiert wurde. Das könnte darauf hin deuten, dass die endogene Signalkaskade erst bei Vorhandensein eines Rezeptors vollständig ausgebildet oder aktiviert wird.In CHO-Zellen kommen weder endogene erg-Kanäle noch TRH-Rezeptoren vor, und auch das heterologe Exprimieren von erg-Kanälen und TRH-Rezeptoren führt bei CHOZellen, anders als bei MMQ-Zellen, nicht zur Ausbildung einer den erg-Strom modulierenden Signalkaskade.