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BK-Kanäle spielen eine wichtige Rolle in der NO-vermittelten Relaxation glatter Muskelzellen in Widerstandgefäßen (Brayden and Nelson 1992). Unklar war bisher, wie es dem NO gelingt, den BK-Kanal zu aktivieren. Wirkt das NO durch direkte Aktivierung des BK-Kanals (Bolotina, Najibi et al. 1994) oder ist für die Wirkung des NO immer ein second-messenger, wie z.B. das cGMP/cGKI-System erforderlich (Alioua, Huggins et al. 1995; Fukao, Mason et al. 1999; Tomioka, Hattori et al. 1999)? In der vorliegenden Arbeit erfolgte initial die Charakterisierung des BK-Kanals in glatten Gefäßmuskelzellen der Maus. Anschließend wurde unter zu Hilfenahme cGKI-/--Zellen die Wirkung von NO auf den BK-Kanal untersucht. Durch die Verwendung von cGKI-/--Mauszellen wurde die cGMP/cGKI-Signalkaskade vollständig unterbrochen. Diese Unterbrechung hatte keinen Einfluss auf grundlegende Eigenschaften (Einzelkanalleitfähigkeit, Kalziumabhängigkeit, Spannungsabhängigkeit) des BK-Kanals. Experimentell gelang es bei diesen cGK-/--Zellen nicht durch NO-Substitution in unterschiedlichen Konzentrationen die Popen des BK-Kanals zu verändern. Die Rekonstitution der cGKI an KO-Zellen führte zu einer signifikanten Erhöhung der Popen des BK-Kanals. Die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungsergebnisse zeigen eindeutig, dass NO unter physiologischen Bedingungen den BK-Kanal in glatten Gefäßmuskelzellen nicht direkt aktiviert. Sie zeigen ferner, dass die cGMP/cGKI Signalkskade kritisch für die Aktivierung des BK-Kanals durch NO ist. Dies bedeutet gleichzeitig, dass die vasorelaxierende Wirkung von NO zumindest partiell über diesen Signalweg vermittelt wird. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werde, dass andere an der NO-induzierten Vasodilatation beteiligten Mechanismen unabhängig von diesem Signaltransduktionsweg sind. Ein möglicher Ansatzpunkt für neue Antihypertensiva könnte somit die selektive Aktivierung des BK-Kanals in glatten Gefäßmuskelzellen sein. Seine gewebsspezifische Zusammensetzung aus der α- und der β-Untereinheit und die Möglichkeit diese selektiv zu aktivieren macht diesen Kanal als pharmakologische Zielstruktur besonders interessant. BK channels play an essential role in NO-mediated relaxation of vascular smooth muscle cells. The molecular mechnisms involved in NO-mediated regulation of BK channels presently are not clear. Is the activity of these channels regulated directly by NO or is there always a second-messenger involved, like the cGMP/cGKI-system? In this study th BK channel of vascular smooth muscle cells of mice was characterised. Then the regulation of BK channels by NO was analysed in cGKI-/- smooth muscle cells. By using the cGKI-/- smooth muscle cells the cGMP/cGKI signaling cascade was completely interrupted. This interruption has no effect on the characteristics of the BK channel, namely its single channel conductance, Ca-dependence and voltage-dependence. NO-dependent activation of BK channels was not observed in the presence of cGKI-/--cells. By the presence of cGKI in KO-cells the BK channel could be activated. This is clear evidence from this study that the BK channel in smooth muscle cells is not directly activated by NO in physiological conditions. The cGMP/cGKI cascade is crucial for the activation of the BK channel by NO. At the same time it means the NO induced smooth muscle relaxation is regulated at least partially by this signalling-way. It can not ruled out that there are additional different signalling ways in NO induced vasodilatation independent of the cGMP/cGKI. Activation of BK channels in smooth muscle cells could be a target of new antihypertensiv drugs especially the seperate activation of the α- and β-subunit is pharmacological very interersting. |
