Der pH-sensitive TALK1 Kanal in Insel-duktalen Interaktionen

Insulin wird von den pankreatischen Beta-Zellen produziert und sezerniert und fungiert als zentrales anabolisches Hormon. Insulin erfüllt seine anabolische Rolle, indem es den Närstoffe ermöglicht, in die Zellen einzutreten um dort den Zell-Haushalt, Energiestoffwechsel sowie die Energiespeiherung zu unterstützen. Mangel an Insulin und dessen Funktion im Organismus hindern diese Prozesse, führen zu Diabetes mellitus und wenn nicht behandelt, schrittweise zu Zellverfall, Organversagen und Tod. Die allgemeine Auffassung auf dem Gebiet während der letzten Jahrzehnte war, dass Beta-Zellen auf die erhöhte Nährstoff-Spiegel im Plasma und die daraus folgende Steigerung der ATP-Verfügbarkeit im Zytosol ansprechen, wobei es zur Schließung von ATP-abhängigen Kalium Kanälen, Zellmembran- Depolarization, Öffnung der spannungabhängigen Kalzium-Kanäle, Steigerung der Kalzium- Konzentration im Zytosol und letztendlich zur kalziumabhängigen Exozytose von Insulin kommt. Es wird zunehmend deutlich, dass das Repertoire von in Beta-Zellen exprimierten und vorkommenden Ionen- Kanälen viel breiter gefächert ist als ursprünglich gedacht. Die Funktion von diesen Kanälen ist meist noch unklar, aber sie können in der Feinanpassung der Beta-Zellen an stoffwechselbedingte Herausforderungen des ganzen Körpers oder Veränderungen in lokaler Umgebung eine sehr wichtige Rolle einnehmen. Genomweite Assoziationsstudien (GWA) ergaben kürzlich, dass ein neuer pH- sensitiver 2-P-Domain Kalium Kanal TALK1, der exklusiv im Pancreas exprimiert ist, stark positiv mit der Entwicklung von Diabetes mellitus Typ 2 korreliert. Das Schaltverhalten von TALK1 Kanälen wird durch Veränderungen des extrazelluläres pH-Wertes reguliert und könnte so eine Verbindung zwischen der Aktivität der benachbarten pankreatischen Duktuszellen und der Erregbarkeit der Beta-Zellen, deren Netzwerk-Aktivität und Insulinfreisetzung darstellen, besonders nach Sekretin-stimulierter Aktivität der ersten, also postprandial. Die vorgestellte Studie wird der erste Versuch sein, sich über solche funktionelle Verbindungen an der Zell-Populationsebene Klarheit zu verschaffen und stellt eine einmalige Verschränkung von molekulären, originellen zellphysiologischen Ansätzen und Ansätzen der komplexen Netzwerk Theorie zwischen den Partnerlabors dar.

Insulin sezernierende Betazellen in der Pankreas regulieren ihre Aktivität mit Hilfe von Ionenkanälen in der Plasmamembran. Der pH-sensitive Ionenkanal TALK1 ist das am häufigsten auftretende Kanalprotein in Betazellen und wird in saurem Milieu geschlossen und in alkalischem Zellmilieu geöffnet, was darauf hindeutet, dass er eine wichtige Rolle bei der normalen Betazellfunktion und bei Funktionsstörungen spielen kann. Unsere Ergebnisse bestätigen die Empfindlichkeit von Betazell-Kollektiven gegenüber Veränderungen des extrazellulären pH-Werts, die möglicherweise auch auf Interaktionen zwischen Inseln und Kanälen zurückzuführen sind.