Nitroxyl als neuer Wirkstoff in der Regulation der gastrointestinalen Motilität.

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Ervice Vidal Pouokam Kamgne, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 334444269

Eine neuartige Klasse von Regulatoren gastrointestinaler Funktionen sind gasförmige Moleküle, die sogenannten Gasotransmitter. Es gibt zwei gut etablierte Gase mit Transmitterfunktion im Darm: Stickstoffmonoxid (NO) und Schwefelwasserstoff (H2S). Beide induzieren eine Relaxation der glatten Muskulatur des Gastrointestinaltrakts über verschiedene Mechanismen. Während NO die lösliche Guanylatcyclase und damit die Produktion von cGMP sowie die Proteinkinase G (oder möglicherweise direkt K+-Kanäle) aktiviert, wird die Wirkung von H2S über ATP-sensitive (KATP) und Ca2+-aktivierte K+ Kanäle niedriger Leitfähigkeit (SKCa) vermittelt.Ein dritter Gasotransmitter, Nitroxyl (HNO), dessen Wirkungen auf die gastrointestinale Motilität in der vorliegenden Arbeit untersucht werden soll, bekommt erst seit Kurzem viel Aufmerksamkeit. Am Magen-Darm-Trakt ist bislang lediglich eine prosekretorische Wirkung bekannt, die Ca2+-abhängig ist und über verschiedene K+-Kanäle (KATP, KCa) sowie teilweise durch Cyclooxygenase-Metaboliten vermittelt wird. Vorläufige Experimente zeigen, dass ein HNO-Donor (Angelis Salz) eine intestinale Relaxation auslöst, gemessen an der Longitudinalmuslkulartur des Rattenkolons. Die Mechanismen, die dieser Relaxation zugrunde liegen, sollen in der vorliegenden Arbeit durch Patch-Clamp-Experimente an isolierten Myozyten, Imaging-Experimente an spontan kontrahierenden Reaggregaten und isometrische Muskelkontraktionsmessungen untersucht werden. Besonderer Fokus wird auf die Charakterisierung der beteiligten Ionenleitfähigkeiten, die mögliche Vermittlung durch Thiolgruppen-Modifizierung (aufgrund des ausgeprägten thiophylischen Charakters von HNO) und die Beteiligung von typischen Komponenten des cGMP-Signalweges platziert. Parallel dazu ergaben Vorversuchen eine Hyperpolarisation von myenterischen Neuronen, welche mit einer Hemmung von spannungsabhängigen Na+-Kanälen verknüpft waren. Die ionalen Mechanismen, die der von HNO-induzierten Änderung des Membranpotentials myenterischer Neurone (das heißt des Teils des enterischen Nervensystems, der für die autonome Steuerung der Darmmotilität verantwortlich ist) zugrunde liegen, sind nicht bekannt und sollen ebenfalls in der vorliegenden Arbeit identifiziert werden. Jüngste Studien in der Literatur belegen zudem einen Crosstalk zwischen NO, H2S und HNO-Signalwegen: beispielsweise kann exogenes H2S mit endogenem NO in Wechselwirkung treten und zur Bildung von HNO führen, was eventuell dazu führt, dass einige Aktionen von H2S durch HNO vermittelt werden können. Diese Hypothese soll durch die Prüfung der Wirkung von Inhibitoren des HNO-Signalweges auf die relaxierende Wirkung von H2S getestet werden.Mit diesen Versuchen wird es gehofft, einen besseren Einblick in die Regulation der Magen-Darm-Motilität durch Nitroxyl, ein neues Mitglied der Gruppe der Gasotransmitter, zu bekommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen