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Charakterisierung von Mg²+-Effluxmechanismen bei kultivierten ruminalen Epithelzellen (2004)

Art

Hochschulschrift

Autor

Park, Hi-Sung (WE 2)

Quelle

Berlin, 2004 — 127 Seiten

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2861

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Abstract / Zusammenfassung

Beim Wiederkäuer wird Magnesium hauptsächlich aus dem Vormagen, speziell dem Pansen resorbiert. Der gerichtete Transport über das Pansenepithel erfolgt transzellulär und setzt daher voraus, dass spezifische Transportproteine die Aufnahme bzw. Abgabe von Mg²+ über die apikale bzw. basolaterale Membran der ruminalen Epithelzellen vermitteln. Funktionelle in vitro-Studien an verschiedenen Geweben und Zellsystemen zeigten, dass der Mg²+-Efflux hauptsächlich über einen Na+/Mg²+-Austauscher erfolgt. Dieses Transportsystem dient der Aufrechterhaltung der physiologischen intrazellulären freien Mg²+-Konzentration (Mg²+]i), welche für eine Vielzahl biologischer Prozesse von Bedeutung ist. Darüber hinaus soll der Austauscher bei Epithelien die Abgabe von Mg²+ über die basolaterale Membran vermitteln. Untersuchungen an isolierten Epithelien des Schafpansens und an kultivierten ruminalen Epithelzellen gaben Hinweise auf die Existenz eines Na+-abhängigen Mg²+-Transportes am Pansenepithel. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es daher, den Na+/Mg²+-Austauscher als Mg²+-Effluxmechanismus auf zellulärer Ebene zu charakterisieren. Zu diesem Zweck wurde mittels fluoreszenzspektrometrischer Methoden die Mg²+-Abgabe aus kultivierten ruminalen Epithelzellen unter verschiedenen Bedingungen geprüft. Insbesondere wurden der Einfluss der extrazellulären [Na+], die Wirkung von Inhibitoren sowie mögliche Regulationsmechanismen untersucht. Die experimentellen Arbeiten führten zu folgenden Ergebnissen: Die Abgabe von Mg²+ aus Pansenepithelzellen (PEZ) wird überwiegend durch einen Na+/Mg²+-Austauscher vermittelt. Unter den gewählten experimentellen Bedingungen lag der Anteil des Na+-abhängigen Mg²+-Efflux bei 97 Prozent. Die Transportkapazität des Austauschers war abhängig von der extrazellulären Na+-Konzentration ([Na+]e). Sie stieg von 18.3±9.5 µmol∙l-1 Zellen∙min-1 im Na+-freien Medium auf 0.62±0.31 mmol∙l-1 Zellen∙min-1 im Medium mit physiologischer [Na+] und zeigte eine typische Sättigungskinetik. Mit Bezug auf die [Na+]e wurden ein KM-Wert von 24 mmol/l und eine maximale Transportkapazität (Vmax) von 11 mmol∙l-1 Zellen∙15 min-1 ermittelt. Imipramin, ein Hemmstoff, von dem bekannt ist, dass er den Na+/Mg²+-Austauscher inhibiert, reduzierte die Mg²+-Abgabe aus PEZ um 48%. Die Aktivität des Na+/Mg²+-Austauschers wird durch die intrazelluläre cAMP-Konzentration ([cAMP]i) moduliert. Eine Erhöhung der [cAMP]i steigert den Mg²+-Efflux um 55% gegenüber den Ausgangswerten. Ein Effekt von cAMP auf andere Mg²+-Transportsysteme konnte ausgeschlossen werden. Eine Stimulation des Mg²+-Efflux wurde auch nach Applikation von Prostaglandin E2 (PGE2) nachgewiesen. Neben dem Na+/Mg²+-Austauscher kann eine Mg²+-Abgabe über einen Cobalt(III)hexamin-sensitiven Mechanismus (Mg²+-Kanal) erfolgen. Dieser Vorgang war in Einzelfällen, insbesondere bei Zellen in einem fortgeschrittenen Differenzierungsstadium, zu beobachten. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass in der Zellmembran kultivierter PEZ ein Na+/Mg²+-Austauscher existiert. Das Transportprotein vermittelt bei physiologischen intra- und extrazellulären [Na+] den Hauptteil des Mg²+-Effluxes. Die Regulation der Mg²+-Abgabe erfolgt dabei über cAMP-abhängige Signaltransduktionswege. Der Austauscher ist von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der [Mg²+]i im Rahmen der zellulären Mg²+-Homöodynamik. Es kann davon ausgegangen werden, dass dem ruminalen Na+/Mg²+-Austauscher eine wesentliche Rolle im Prozess der Mg²+-Resorption zukommt.