1. Progressive Splenomegalie und Makrozytose bei KCa3.1-defizienten Mäusen: Die physiologische Bedeutung des Gardos-Kanals im Erythrozyten
- Author
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Paschen, Steffen and Köhler, Ralf (Dr.)
- Subjects
Filterability ,Osmotic stress ,Erythrocytes ,Ca2+-aktivierter Kalium-Kanal ,Fitrierbarkeit ,Osmotischer Stress ,Splenomegalie ,Erythrozyten ,Splenomegaly ,Ca2+activated potassium channel ,Gardos-Kanal ,2010 ,hemic and immune systems ,Medical sciences, Medicine -- Medizin, Gesundheit ,Medical sciences, Medicine ,ddc:610 ,Medizin, Gesundheit ,circulatory and respiratory physiology - Abstract
Gardos channel, the erythrocyte Ca2+-activated K+ channel (KCa3.1), is considered a major regulator of red blood cell (RBC) volume by mediating efflux of potassium and thus cell dehydration and shrinkage. However, the functional importance of KCa3.1 in RBC in vivo is incompletely understood. Here, we used KCa3.1−/−-mice to investigate the consequences of KCa3.1 deficiency for RBC indices, functions, and sequestration. RBCs of KCa3.1−/−-mice of all ages were mildly macrocytic but their biconcave appearance being preserved. RBC number, total hemoglobin, and hematocrit were unchanged in the adult KCa3.1−/−-mice and increased in the premature KCa3.1−/−-mice. Filterability, Ca2+-dependent volume decrease and osmotic tolerance of RBCs lacking KCa3.1 were noticeably reduced when compared to RBC of wild-type littermates. Deformability to increasing shear stress was unchanged. Strikingly, KCa3.1−/−-mice developed progressive splenomegaly which was considerable (∼200% of controls) in the >6-month-old mice and was paralleled by increased iron deposition in the aged mice presumably as a consequence of enhanced RBC sequestration. We conclude that genetic deficit of erythroid KCa3.1 causes mild RBC macrocytosis, presumably leading to reduced filterability, and impairs volume regulation. These RBC defects result in mild but progressive splenomegaly., Der Gardos-Kanal (KCa3.1) vermittelt den Ca2+-abhängigen Ausstrom von K+ und Cl- (den Gardos-Effekt) im Erythrozyten. Hierdurch kommt es zu einer Hyperpolarisation der Zellmembran und einem osmotisch bedingten Schrumpfen der Zelle. Diesem Ca2+-aktivierten K+-Kanal wird daher eine entscheidende Rolle für die physiologische Volumenregulation in zirkulierenden Erythrozyten, sowie auch für Krankheiten mit einer pathologischen Volumenregulation zugeschrieben. Insbesondere in der Pathogenese der Sichelzellanämie nimmt der Gardos-Kanal eine zentrale Stellung ein, wodurch diesem Kanal ein besonderes Interesse zuteil wird. Hochpotente, selektive Gardos-Kanal-Inhibitoren, wie beispielsweise Senicapoc, werden aktuell in der Therapie der Sichelzellanämie evaluiert. Während die pathophysiologische Bedeutsamkeit des Gardos-Kanals in der Sichelzellanämie und anderen Erkrankungen intensiv untersucht wurde, ist die tatsächliche funktionelle Relevanz von KCa3.1 sowohl für die physiologische Volumenregulation als auch für die Mechanismen der Eryptose (in Anlehnung an die Apoptose kernhaltiger Zellen) unklar. Auch wurden die Folgen einer genetischen Störung der Expression bis dato nicht detailliert untersucht. Die vorliegende Studie erlaubt die Einordung der physiologischen Rolle. Bei einer Störung der genetischen Expression von KCa3.1 in Mäusen entwickeln diese Tiere eine progressive, moderate Splenomegalie und eine milde Makrozytose. Die Erythrozyten dieser Knock-out Mäuse weisen eine erhöhte Fragilität bei hypoosmotischem Stress im Sinne einer gestörten Volumenregulation und eine verminderte Deformierbarkeit bei der Filtration durch kleine Poren auf. Diese funktionellen Defekte führen zu einer erhöhten Sequestration in der Milz, begleitet von einer erhöhten Eisenablagerung, die hierauf mit einer Arbeitshypertrophie in Form einer stetig zunehmenden Splenomegalie reagiert. Weiterhin konnte mit dieser Studie gezeigt werden, dass der Gardos-Kanal eine zentrale Stellung in der physiologischen Volumenregulation im Erythrozyten einnimmt, die bei einem Ausfall nicht durch andere Systeme kompensiert werden kann. Anders als von anderen Autoren postuliert, konnte keine maßgebliche Rolle von KCa3.1 für die Eryptose nachgewiesen werden. Dabei stellt die vorliegende Studie die erste in vivo Studie zu diesem Themenkomplex dar.
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- 2010
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