Ionenkanäle
Pharmakokinetik / PharmakodynamikDefinitionIonenkanäle sind integrale Membranproteine, welche den Transport von Ionen von einer auf die andere Seite einer Zellmembran erleichtern. Also zum Beispiel vom extra- in den intrazellulären Raum und umgekehrt. Die Membran ist in ihrem Innern apolar und für Ionen undurchlässig.
Ionenkanäle, zum Vergrössern anklicken. Illustration © PharmaWiki
GatingIonenkanäle verfügen über eine Pore, durch welche die Ionen gelangen. Mit einem Gate kann die Pore geöffnet oder geschlossen werden. Es gibt Ionenkanäle mit und ohne Gate.
Ionenkanäle öffnen und schliessen als Reaktion auf elektrische, mechanische oder chemische Signale. Es wird zwischen spannungsabhängigen und ligandengesteuerten Kanälen unterschieden. Bespiele für spannungsabhängige Kanäle sind Natrium-, Kalium-, Chlorid- und Calciumkanäle.
Beispiele für ligandengesteuerte Kanäle sind:
- Nicotinische Acetylcholin-Rezeptoren
- NMDA-Rezeptoren
- GABA-A-Rezeptoren
Ionenkanäle sind mehr oder weniger selektiv für bestimmte Ionen. Der Selektivitätsfilter ist diejenige Struktur des Kanals, welcher für die Auswahl der Ionen zuständig ist. So transportieren zum Beispiel Kaliumkanäle Kaliumionen, aber kaum Natrium- oder Lithiumionen.
TransportmechanismenFür den KcsA-Kaliumkanal wurde gezeigt, dass sein Selektivitätsfilter so aufgebaut ist, dass er ein perfekter Ersatz für die Hydrathülle des Kaliumions darstellt. Daraus resultiert ein sehr schneller und praktisch barrierefreier Transport. Weil die kleineren Natriumionen nicht optimal in den Filter passen, werden sie kaum transportiert.
Relevanz für die PharmazieKanäle stellen in der Pharmazie wichtige Drug Targets für pharmazeutische Wirkstoffe dar. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgelistet:
- Calciumkanalblocker: Spannungsabhängige Calciumkanäle vom L-Typ
- Sulfonylharnstoffe, Antiarrhythmika: Kaliumkanäle
- Lokalanästhetika, Antiarrhythmika: Natriumkanäle
- Antiepileptika: zum Beispiel Calciumkanäle, Natriumkanäle
- Benzodiazepine, Barbiturate, Z-Drugs: GABA-A-Rezeptoren (ligandengesteuerte Kanäle)
- Neuromuskuläre Blocker: Nicotinische Acetylcholinrezeptoren (ligandengesteuerte Kanäle)
Ionenkanäle sind in der Pharmazie und Medizin auch deshalb von Bedeutung, weil sie an der Pathogenese von Krankheiten beteiligt sein können, zum Beispiel an einem langen QT-Intervall. Dieses spielt auch beim Drug Discovery eine wichtige Rolle. Die Myasthenia gravis ist eine Autoimmunerkrankung, bei welcher der Körper Antikörper gegen nicotinische Acetylcholinrezeptoren bildet.
siehe auchLiteratur- Vögtli A., Ernst B. Moderne Pharmakokinetik. Transport durch Membranen. Weinheim: Wiley-VCH, 2010
Interessenkonflikte: Keine / unabhängig. Der Autor hat keine Beziehungen zu den Herstellern und ist nicht am Verkauf der erwähnten Produkte beteiligt.