Ursachen der Insulin- und Katecholamin-induzierten Membranhyperpolarisation am Skelettmuskel

Abstract

Die Skelettmuskulatur hat große homöostatische Bedeutung. Es gibt Hinweise darauf, dass die Insulin vermittelte Hyperpolarisation der Muskelfasern eine Bedeutung für die Glukoseaufnahme hat. Dabei dürften KATP-Kanäle beteiligt sein. Ursprünglich wurde die durch Insulin, Katecholamin und Amphotericin B verursachte Hyperpolarisation auf eine Aktivierung der Na+/K+-ATPase und deren elektrogenen Wirkung zurückgeführt. Andere Untersuchungen sprechen für eine Aktivierung von KATP-Kanälen. Bei hypokaliämischen periodischen Paralysen sind Insulin und Adrenalin wichtige Trigger. Eine eingeschränkte Funktion der KATP-Kanäle wird mitverantwortlich für die HypoPP gemacht. In der vorliegenden Arbeit wurde der Mechanismus der sarkolemmalen Hyperpolarisation durch Insulin, Isoprenalin und Amphotericin B untersucht. Es wurde die Änderung der Ruhemembranpotentiale in diaphragmalen Muskelpräparaten der Ratte (Wistar) durch die genannten Wirkstoffe und deren Abhängigkeit von KATP-Kanälen durch Blockade mit Glibenclamid bei normaler Aktivität der Na+/K+-ATPase oder deren partiellen Hemmung mit Ouabain gemessen. Alle Substanzen bewirkten eine Hyperpolarisation, die durch Glibenclamid reversibel war. In Gegenwart von Ouabain trat auch keine Hyperpolarisation durch die Wirkstoffe ein. Diese Ergebnisse sind mit der Hypothese vereinbar, dass alle 3 Substanzen zu einer Aktivierung der Na+/K+-ATPase und der damit verbundene erhöhte subsarkolemmale Energieumsatz zu einer Öffnung von KATP-Kanälen führen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind in Einklang mit der Vermutung, dass Enzyme der Glykolyse, die Na+/K+-ATPase und KATP-Kanäle in einem Metabolon innerhalb einer subsarkolemmalen Mikrodomäne zusammenwirken. Es wäre von großem Interesse die Bedeutung dieses funktionellen Komplexes für die Glukoseaufnahme, seine molekulare Funktionsweise und möglicherweise gestörte Funktion bei Erkrankungen wie der HypoPP oder dem metabolischen Syndrom, speziell der Glukoseintoleranz, im Detail zu untersuchen.