Charakterisierung der humanen Granulozyten H+/K+-ATPase

Polyrnorphkernic neutrophile Granulozyten werden durch verschiedene chemotaktische Reize an den Ort des Infektionsgeschehens gelockt. Während dieser Wanderung, der Chemotaxis, kommt es zu morphologischen und metabolischen Änderungen wie Zellschwellung und Produktion von intrazellulären Protonen. Dies führt zu einer bedrohlichen intrazellulären Säurebelastung. Die Entfernung von Protonen aus dem Zellinneren ist von enormer Wichtigkeit für die normale Funktion und das Überleben der Granulozyten. Eine wesentliche Rolle spielt dabei der Na+ /H+ Austauscher. Durch seine Aktivierung kommt es zu einer Zellschwellung. Wir konnten zeigen, daß diese Zellschwellung eine wesentliche Voraussetzung für die Chemotaxis dieser Zellen ist. Hemmung des Na+ /H+ Austauschers verstärkt die intrazelluläre Azidose, unterbindet die Zellschwellung und verhindert die Chemotaxis. Kürzlich ist es uns gelungen, an Granulozyten einen K+ -abhängigen protonenexportierenden Mechanismus zu identifizieren, der an der Regulation des intrazellulären pH Wertes, des Zellvolumens und der Chemotaxis beteiligt ist. Der H+ Ionentransport, die Zellschwellung und die Chemotaxis der Granulozyten nach Stimulation durch das Peptid fMLP konnten durch die Hemmstoffe der Säuregruppen des Magens, einer H + /K+ -ATPase, gehemmt werden. Durch Verwendung eines Antikörpers, der gegen die beta-Untereinheit der Magen H + /K+ -ATPase gerichtet ist, konnten wir in Granulozyten ein Protein nachweisen, das in seinen Eigenschaften der H + /K+ -ATPase des Magens entspricht [1]. Diese Ergebnisse weisen auf die Existenz einer neuen Isoform einer H + /K+ -ATPase hin, die eine wichtige Rolle bei der Regulation des intrazellulären pH Wertes des Zellvolumens und der Chemotaxis von Granulozyten spielt. Ziel dieses Projektes ist es, diese H+ /K+ -ATPase auf funktioneller und molekularer Ebene zu charakterisieren. 1 Ritter M. et al.: Effect of inhibitors of Na+ /H+ -exchange and gastric H+ /K+ -ATPase on cell volume, intracellular pH and migration of human polymorphonuclear leucocytes. British Journal of Pharmacology, 1998:124:627-638

Polymorphkernige neutrophile Granulozyten sind weiße Blutzellen, die für die Immunabwehr eine entscheidende Rolle spielen. Die Zellen werden durch verschiedene Reize an den Ort einer Infektion gelockt. Während dieser Wanderung, der Chemotaxis, kommt es zu morphologischen und metabolischen Änderungen, wie Zellschwellung und Produktion von intrazellulärer Säure (Protonen, H+ ). Dies führt zu einer bedrohlichen Säurebelastung im Inneren der Zellen. Die Entfernung von Protonen aus dem Zellinneren ist daher von enormer Wichtigkeit für die normale Funktion und das Überleben der Granulozyten. Einige der Säure-eliminierenden Mechanismen sind bereits bekannt und sehr gut charakterisiert. Es ist uns nun gelungen, durch eine Reihe von Experimenten an Granulozyten und Granulozyten-ähnlichen Zellen (HL60 Zellen) einen bislang unbekannten H + -Ionen exportierenden Mechanismus zu identifizieren, der an der Regulation des intrazellulären pH Wertes, und der Chemotaxis beteiligt ist und mit einer Zellschwellung einhergeht. Es handelt sich dabei um das Protein ATP1AL1, ein der Säurepumpe des Magens verwandtes Molekül, das H+ Ionen im Austausch gegen Kalium Ionen aus der Zelle pumpt. Der H + Ionen Transport, die Zellschwellung und die Chemotaxis der Granulozyten können durch bestimmte Hemmstoffe der Säurepumpe des Magens, die als Medikamente zur Bremsung der Magensäuresekretion klinisch verwendet werden, gehemmt werden. Dies eröffnet die Möglichkeit neue therapeutische Strategien zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen zu entwickeln.