KATP-Kanal defiziente B-Zellen zeigen eine geringere Empfindlichkeit gegen oxidativen Stress

Fragestellung: In B-Zellen von Wildtyp-Mäusen wird die Insulinsekretion durch H₂O₂ beeinträchtigt. Ursache hierfür ist unter anderem eine ATP-Depletion der B-Zellen und das Öffnen der K_ATP-Kanäle, wodurch die Zellmembran hyperpolarisiert. Ziel dieser Studie ist, zu untersuchen, ob in K_ATP-Kanal defizienten B-Zellen aus SUR1-Knockout Mäusen (SUR1-KO) eine geringere Sensitivität gegen H₂O₂-vermittelten oxidativen Stress besteht.

Methodik: Das Membranpotential wurde mit der Patch-clamp Technik bestimmt. Intrazelluläres Ca²⁺ ([Ca²⁺]_c) wurde fluoreszenzoptisch gemessen und die Insulinsekretion in steady-state Inkubationen mittels RIA erfasst.

Ergebnisse: In Wildtyp B-Zellen wurde die durch 15 mM Glucose induzierte Insulinfreisetzung bereits durch geringe Konzentrationen H₂O₂ (0,025 mM, n=9) gehemmt. SUR1-KO B-Zellen zeigten unter dem Einfluss von 0,025 und 0,1 mM H₂O₂ jedoch keine Abnahme der Sekretionsleistung (n=9). Um die zu Grunde liegenden Mechanismen zu untersuchen, wurde der Einfluss von H₂O₂ auf Membranpotential und [Ca²⁺]_c getestet. In mit 15 mM Glucose stimulierten Wildtyp B-Zellen wurde die Zellmembran durch 0,01 mM H₂O₂ von -43±1 mV auf -60±1 mV hyperpolarisiert (n=9, P<0,001) und es traten keine Ca²⁺-Aktionspotentiale mehr auf. In K_ATP-Kanal defizienten B-Zellen führten 0,01 bzw. 0,1 mM H₂O₂ nicht zur Membranhyperpolarisation (n=6). Auch die Frequenz der Ca²⁺-Aktionspotentiale wurde durch H₂O₂ nicht vermindert (81±15 APs/min unter 15 mM Glucose vs. 110±25 APs/min 5min nach Gabe von 0,01 mM bzw.128±9 vs. 119±10 APs/min nach Gabe von 0,1 mM H₂O₂). [Ca²⁺]_c nahm in mit Glucose stimulierten Wildtyp B-Zellen unter dem Einfluss von 0,01 mM H₂O₂ auf basale Werte ab (n=9). Im Gegensatz dazu blieb [Ca²⁺]_c in SUR1-KO B-Zellen erhöht und konnte durch Blockade der L-Typ Ca²⁺-Kanäle mit 10µM Nifedipin abgesenkt werden (n=8).

Schlussfolgerung: Die Verminderung der Sekretionsleistung von B-Zellen durch H₂O₂ lässt sich durch Ausschalten der K_ATP-Kanäle deutlich verringern. Ein wesentlicher Faktor hierfür ist, dass der Ca²⁺-Einstrom in Wildtyp B-Zellen bereits durch geringe Mengen H₂O₂ verhindert wird, wohingegen Ca²⁺-Aktionspotentiale und [Ca²⁺]_c in SUR1-KO B-Zellen nicht beeinträchtigt werden. Diese Daten weisen darauf hin, dass K_ATP-Kanäle ein wichtiger Angriffspunkt sind, um B-Zellen vor oxidativem Stress zu schützen.