Funktion von TRAAK im Ranvierschen Schnürring der Ratte

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen R. Schwarz
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389567163

In den vorgeschlagenen Experimenten wollen wir untersuchen, welche Funktion TRAAK Kanäle im Ranvierschen Schnürring der Ratte haben. Im Ranvierschen Schnürring von markhaltigen Nervenfasern des Warmblüters entsteht ein Aktionspotential durch die Aktivierung und anschließende Inaktivierung von Na+ Kanälen. Im Gengensatz zur klassischen Ionentheorie der Erregung wird die Repolarisation des Aktionspotentials nicht durch die Aktivierung von spannungsabhängigen K+ Kanälen unterstützt, sondern durch einen großen Leckstrom (Schwarz and Eikhof, 1987; Schwarz et al., 1995). Es ist bisher nicht bekannt, welche Ionenkanäle diesen Leckstrom tragen. Kürzlich wurde der TRAAK Kanal vom Labor von R. MacKinnon kristallisiert (Brohawn et al., 2012). TRAAK Kanäle sind sehr mechano-sensitiv. Das Labor von R. MacKinnon hat gefunden, dass TRAAK Kanäle nur im Ranvierschen Schnürring exprimiert werden. Dieser Befund ist völlig unerwartet. Ziel der vorgeschlagenen Experimente ist es, die Funktion der TRAAK Kanäle im Ranvierschen Schnürring in enger Zusammenarbeit mit R. MacKinnon von der Rockefeller Universität, New York, aufzuklären.Wir wollen wissen, warum es einen sehr mechano-sensitiven TRAAK Kanal im Ranvierschen Schnürring gibt. In vorläufigen Experimenten habe ich einzelne markhaltige Nervenfasern aus dem Nervus ischiadicus der Ratte isoliert und nach der Methode von Nonner (Nonner 1969) vom Ranvierschen Schnürring Aktionspotentiale und Membranströme abgeleitet. Unsere ersten Ergebnisse zeigen, dass im Ranvierschen Schnürring der Ratte die Amplitude des Auswärtsstroms um etwa 30% durch den TRAAK-Blocker reduziert wird und dass der Auswärtsstrom durch Arachidonsäure aktiviert wird. Wir haben auch gefunden, dass es bei Überspülung des Schnürrings mit einer hypotonen Lösung zu einer Hyperpolarisation durch Dehnung des Axoplasmas kommt, die durch den TRAAK Blocker teilweise rückgängig gemacht wird. Diese Befunde zeigen, dass es einen TRAAK Strom im Ranvierschen Schnürring gibt. In den vorgeschlagenen Experimenten wollen wir die Hypothese prüfen, ob es durch den Einstrom von Na+ und Wasser während der Depolarisationsphase des Aktionspotentials zur einer vorübergehenden kleinen Schwellung des Schnürrings kommt und dass dadurch TRAAK-Kanäle aktiviert werden. Der dadurch auftretende K+ Strom würde die Repolarisation unterstützen. Um diese Hypothese zu testen, wollen wir Aktionspotentiale vor und nach Applikation des TRAAK Blockers ableiten und untersuchen, ob es im Aktionspotential-Clamp (ein Aktionspotential dient hier im Voltage-Clamp als Potential Muster) durch den TRAAK Blocker zu einer Verbreiterung des Einwärtsstroms kommt. Da TRAAK Kanäle sehr temperaturempfindlich sind, wollen wir auch sehen, ob bei physiologischer Temperatur der Anteil des TRAAK-Stroms deutlich größer wird. Wenn die Ergebnisse unsere Hypothese unterstützen, dann hätten wir einen neuen Mechanismus für die Repolarisation des Aktionspotentials entdeckt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen