Kaliumkanäle im menschlichen Ovar und in humanen Granulosalutealzellen: Charakterisierung des ATP-abhängigen Kaliumkanals

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Identifikation und
Lokalisation eines ATP-abhängigen Kaliumkanals (KATP) in isolierten
humanen Granulosazellen und im humanen Ovar. In RT-PCR- und Western
Blot-Experimenten zeigte sich, dass dieser in humanen GZ von
IVF-Patientinnen ohne und mit PCOS aus den Untereinheiten Kir 6.1
und SUR 2B besteht. Die Proteine der KATP-Untereinheiten in
kultivierten humanen GZ ließen sich in immunzytochemischen
Färbungen mit Antikörpern, die gegen die Kir 6.1- und die SUR
2B-Untereinheit gerichtet waren, nachweisen. Immungoldfärbungen mit
anschließender elektronenmikroskopischer Betrachtung zeigten, dass
sich der KATP in der Plasmamembran humaner GZ befindet, nicht
jedoch in Mitochondrien. Dies ergab sich auch in funktionellen
Untersuchungen, in denen Diazoxid und Glibenclamid keine Wirkung
auf das mitochondriale Membranpotential hatten. Der KATP, der aus
den Untereinheiten Kir 6.1 und SUR 2B zusammengesetzt ist,
entspricht dem Subtyp des KATP-Kanals, der typischerweise im
glatten Muskel in Gefäßen vorkommt. Die elektrophysiologischen
Eigenschaften des KATP wurden durch Einzelkanalmessungen untersucht
und ergaben, dass der beschriebene Kanal alle charakteristischen
Merkmale eines KATP aufweist, nämlich eine Leitfähigkeit von etwa
44 pS, Einwärtsgleichrichtung und eine Regulation durch Nukleotide.
Neben der Charakterisierung des KATP auf Einzelkanalebene wurde
auch das Ansprechen des Kanals auf KATP-Öffner und -Inhibitoren in
Whole-Cell-Messungen und durch Fluoreszenzmikroskopie untersucht.
Der KATP spricht auf den KATP-Inhibitor Glibenclamid an, was zu
einer Depolarisation der Plasmamembran führt. Somit ist der KATP
der erste Kanaltyp in humanen GZ, für den eine Rolle bei der
Regulation des Membranpotentials gezeigt werden konnte. Es ergaben
sich Hinweise darauf, dass der KATP-Inhibitor Glibenclamid
Auswirkungen auf die Expression des für die Östradiolsynthese
wichtigen Enzyms Aromatase hat. Des Weiteren führte das Schließen
des KATP durch Glibenclamid zu einer Senkung der hCG-induzierten
Progesteronproduktion, der Hauptaufgabe der Granulosalutealzellen.
Zur Klärung des zugrundeliegenden Mechanismus wurde der Einfluss
des KATP auf verschiedene Syntheseschritte der
Progesteronproduktion und die daran beteiligten Enzyme untersucht.
Es konnte jedoch weder für das Enzym StAR noch für die Enzyme SCC
und 3β-HSD eine Veränderung der Expression durch die Behandlung
humaner GZ mit den KATP-Modulatoren Diazoxid und Glibenclamid
nachgewiesen werden. Bei der Betrachtung von Ultradünnschnitten im
Elektronenmikroskop zeigten sich in humanen GZ, die mit hCG und
Glibenclamid behandelt worden waren, weniger Lipidtröpfchen als
nach der Behandlung mit hCG und DMSO. Zudem traten unter hCG und
Glibenclamid vermehrt Mitosen und Apoptose auf, aber es bleibt
unklar, wie sich dies auf die Progesteronproduktion auswirkt. Diese
Effekte von Glibenclamid auf den KATP bzw. das Membranpotential
einerseits und auf die hCG-induzierte Progesteronproduktion in
humanen GZ andererseits legt einen Zusammenhang zwischen der
KATP-Aktivität und der Steroidhormonsynthese in humanen GZ nahe.
Der Mechanismus dieses Effekts bleibt aber noch zu klären. Da der
KATP in humanen GZ vorkommt und einen potentiellen Angriffspunkt
für pharmakologische Wirkstoffe darstellt, sollte er als möglicher
Auslöser eventuell noch nicht berücksichtigter Wirkungen im Ovar
weiter untersucht werden.