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Differentielle Interaktionen hochpotenter Lokalanästhetika mit TTX-sensitiven und TTX-resistenten Natriumströmen an Spinalganglienzellen der erwachsenen Ratte

Kerkmann, Heiko


Originalveröffentlichung: (2005) Wettenberg : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format: Dokument 1.pdf (5.295 KB)


Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-114445
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2015/11444/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Physiologisches Institut
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 3-89687-086-6
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 04.07.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 17.04.2015
Kurzfassung auf Deutsch: Spannungsabhängige TTX-resistente Natriumkanäle haben nach dem aktuellen Wissensstand eine große Bedeutung für die Schmerzempfindung. So beruhen chronische Schmerzsyndrome auf einer gesteigerten Expression und Aktivität dieser Kanäle. Für die Schmerztherapie ist es wichtig, die Wirkungsweise von Substanzen zu kennen, die mit diesen Natriumkanälen interagieren und damit in der Lage sind, Schmerzen zu lindern.
Natriumkanal-blockierende Substanzen weisen jedoch unterschiedliche Interaktionen mit den verschiedenen Zustandsformen des Kanals auf und bewirken so eine komplexe Modulation des Natriumstromes. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, mit Hilfe der Patch Clamp Technik an enzymatisch dissoziierten Spinalganglienzellen der Ratte das Blockierungsverhalten lipophiler Lokalanästhetika an TTX-resistenten Natriumkanälen mit dem TTX-sensitiver Natriumkanälen zu vergleichen.
Unter Applikation von Oxybuprocain, Dyclonin und Lidocain werden beide Kanäle konzentrationsabhängig und reversibel blockiert. TTX-resistente Natriumströme zeigen bei Einzelreizung einen schwächeren tonischen Block als TTX-sensitive. Bei schneller repetitiver Reizung weisen die TTX-resistenten Natriumkanäle einen sukzessiv zunehmenden ´use-dependent´ Block auf, der bei TTX-sensitiven Natriumströmen deutlich geringer ausgeprägt ist. Neben der Abnahme der Natriumspitzenstromamplitude zeigt der TTX-resistente Natriumkanal unter Einfluß der Substanzen eine beschleunigte Inaktivierung. Der Grund für diesen dynamischen Block ist die Blockierung von Natriumkanälen während des Offenzustandes, jedoch noch vor deren Inaktivierung. Beim schneller aktivierenden und inaktivierenden TTX-sensitiven Natriumkanal kann das Lokalanästhetikum seine Bindungsstelle in der kurzen Phase der Kanalöffnung nicht erreichen – der dynamische Block bleibt aus. Der maximal ausgeprägte Block (´use dependent´ Block) ist bei den beiden Kanälen jedoch nahezu identisch, was darauf hindeutet, daß bei optimalem Zugang zur Bindungsstelle für das Blockermolekül gleiche Affinitäten zur Bindungsstelle vorhanden sind. Diese Annahme wird durch molekularbiologische Untersuchungen gestützt, die zeigen, daß bei beiden Kanalformen identische Aminosäuresequenzen im Bereich der Lokalanästhetikabindungsstelle zu finden sind. Der stärker ausgeprägte ´use-dependent´ Block bei TTX-resistenten Natriumströmen wird vor allem durch den geringeren tonischen Block verursacht. Hier scheint es Diffusionshindernisse zu geben, die im geschlossenen Zustand den Zutritt des Blockermoleküls zur Bindungsstelle stark behindern.
Kurzfassung auf Englisch: Voltage-dependent tetrodotoxin (TTX) resistant sodium channels are of great importance in sensing pain. Chronic pain syndromes may result from an increased expression and activity of this type of channel after nerve damage. For pain therapy it is very important to know the mode of action of substances interacting with the TTX-resistant sodium channel and hereby alleviate pain. The interaction between blocking substances and sodium channels depends on the different conformational states of the channels and thus causes complex modulation of the sodium current.
One aim of this work was to compare the blocking behaviour of lipid soluble local anaesthetics on TTX-sensitive and -resistant sodium channels.
After application of oxybuprocaine, dyclonine and lidocaine, both TTX-sensitive and TTX-resistant sodium channels were blocked reversibly and concentration dependent by the local anaesthetics. Compared with TTX-sensitive channels, TTX resistant sodium currents show a low tonic blocking potency during low frequency stimulation. By contrast, during high frequency (2 Hz) stimulation TTX-resistant sodium channels show a higher degree of use-dependent block than TTX-sensitive channels. Besides a decrease of the maximal sodium current amplitude TTX resistant sodium channels also show an accelerated inactivation. This ´dynamic´ block most likely results from open channel block by the drugs. The fast activating and inactivating TTX-sensitive sodium current exhibits dynamic block after adding the drugs. Probably the local anaesthetic molecule is unable to reach its binding site due to the only short open state.
Interestingly, the degree of block after high frequency stimulation is nearly identical for both channel types. This leads to the conclusion that the affinity of the blocker-molecules to their binding site is similar under presupposition of optimal access. This theory is reinforced by molecular biological studies, demonstrating an identical amino acid sequence in both channel types at the region of the local anaesthetic binding site. The strong use-dependent block found at TTX-resistant channels is mainly caused by little tonic block. We suppose that greater diffusion barriers which refuse access of blocking molecules to the binding site in resting TTX resistant sodium channels are the reason for the low affinity tonic block. After activation, the drugs have equal good access to the binding site of the opened channels, leading to similar half maximal blocking concentrations for both channel types.
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