Ionenkanäle sind Proteinkomplexe, die sich in der Membran

Ionenkanäle sind Proteinkomplexe, die sich in der Membran elektrisch erregbarer Zellen befinden und zentrale
Elemente in der schnellen Signalübermittlung darstellen. So läßt sich das rhythmische Schalgen des Herzmuskels
durch die Ausbildung von sogenannten Aktionspotentialen erklären, welche auf eine geregelte, aufeinander
abfolgende Aktivierung und Inaktivierung von Na+ -, Ca2+-, und K+ -Kanälen zurückzuführen sind. K+ -Kanäle
bestimmen wesentlich sowohl die Entstehung als auch das Abschalten von Aktionspotentialen. Ein spezifisches
Beispiel dafür ist das Produkt des Gens HERG. Diese K + -Kanäle sind maßgeblich an der Modulation der
Erregbarkeit von Herzzellen beteiligt. Die physiologische Bedeutung von HERG wird durch einen genetischen
Defekt deutlich, welcher sich im LQT2-Syndrom äußert: Träger dieser Erbkrankheit sind besonders häufig von
tödlichem Kammerflimmern im Zuge sporadisch auftretender Herzrhythmusstörungen betroffen. Grund dafür ist
eine Störung in der Funktion des HERG K+ -Kanals, welcher in der Regel im gesunden Menschen die Ausbreitung
von spontan und unkoordiniert einsetzenden Aktionspotentialen verhindert. Obwohl die Rolle von HERG im
Herzen klar erscheint, ist seine Funktion in Nervenzellen bisher nicht untersucht worden und somit rein spekulativ.
Die physiologische Bedeutung von HERG am Herzen sowie der Nachweis, daß dieses Gen im Hippocampus aktiv
transkribiert wird, legen jedoch eine zentrale Funktion von HERG in der Modulation von neuronalen
Aktionspotentialen nahe.
Das Ziel des vorliegenden Projektes ist die Identifizierung und Charakterisierung von HERG durch selektive
Pharmaka und elektrische Ableitung dieses K+ -Kanals mittels der sogenannten Patch-clamp Technik an isolierten
Neuronen des Hippocampus. Dieses Hirnareal ist für Lern- und Gedächtnisleistung verantwortlich.
Aktionspotentiale in dieser und anderer Regionen des zentralen Nervensystems sind deutlicher kürzer als jene des
Herzens oder eines anderen elektrisch erregbaren Gewebes. Neben der elektrophysiologischen und
pharmakologischen Identifizierung von HERG im Hippocampus soll daher eine Untersuchung der Aktivität von
HERG und anderen K+-Kanälen im Verlauf der außerordentlich schnellen, neuronalen Aktionspotentiale
durchgeführt werden. Diese Fragestellung konnte aufgrund der zu geringen zeitlichen Auflösung bislang
verwendeter Techniken noch nicht untersucht werden. Ihre Beantwortung wird durch Einsatz der Patch-clamp
Methode an isolierten Neuronen durchführbar und stellt möglicherweise die Grundlage für die Entwicklung eines
neuartigen therapeutischen Prinzips für die Behandlung von mentalen Störungen wie der Alzheimer'schen
Krankheit durch pharmakologische Beeinflussung der Aktivität von HERG dar.