Archiv März 2013

Damit einem das Wasser nicht bis in den Hals steht… 

Der aktive Natriumtransport über das respiratorische Epithel ist entscheidend für die Absorption der intrapulmonalen Flüssigkeit. Die Absorption erfolgt im Zuge eines gerichteten Ionentransportes über die Natriumkanäle der Alveolarzellen. Diese nehmen kontinuierlich Natriumionen über epitheliale Natriumkanäle (kurz ENaC) aus dem Lumen der Lunge auf und geben die Natriumionen über die Na,K-ATPase ins Gewebe ab. Diesem Ionentransport folgt aus osmotischen Gründen passiv das Wasser aus der Lunge ins Gewebe. Eine erhöhte Flüssigkeitsmenge in den Alveolen führt zu Atemnot, wie es bei einem Lungenödem der Fall ist. Auch beim Geburtsvorgang muss die pulmonale Flüssigkeit, die der Lunge bei Wachstum in utero hilft, schnell absorbiert werden, um die Luftatmung zu ermöglichen. Frühgeborene öffnen oft nicht schnell genug diese Natriumkanäle und haben daher häufig Atemnot, was mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität einhergeht. In zahlreichen Studien wurde gezeigt, dass die Überlebenswahrscheinlichkeit von Früh- und Neugeborenen sowie von Erwachsenen mit pathologischer pulmonaler Flüssigkeitsansammlung von diesem gerichteten Natriumtransport abhängt. Deshalb ist es von großem Interesse, therapeutische Mittel und Wege zu finden, die alveolare Flüssigkeitsabsorption über die epithelialen Transportwege zu beeinflussen. Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es jedoch keine pharmakologische Möglichkeit den Natriumtransport direkt zu stimulieren. In dem Artikel wird eine Aktivierung des ENaC durch Benzimidazolone (1-EBIO, DC-EBIO) gezeigt, welche bisher nur als Aktivatoren von bestimmten Kaliumkanälen bekannt waren. Diese Aktivierung des ENaC führte zu einem erhöhten Natriumtransport in den Alveolarzellen. Primärkulturen von fetalen Lungenepithelzellen wurden als Monolayer auf permeablen Membranen gezüchtet und anschließend in Ussing-Kammer-Messungen untersucht. Durch die Verwendung spezifischer Blocker konnte die Wirkung der Benzimidazolone direkt auf den hoch-spezifischen ENaC-Kanal gezeigt werden. Außerdem wurde gezeigt, dass die Benzimidazolone nach vorheriger Hemmung des ENaC keine Wirkung mehr in den Alveolarzellen erzielten. Durch eine Untersuchung der Einzelkanal-Eigenschaften des ENaC wurde nachgewiesen, dass Benzimidazolone die Häufigkeit einer Kanalöffnung erhöhen. Der Artikel zeigt daher, dass durch die Entwicklung geeigneter Substanzen eine Erhöhung des gerichteten Natriumtransports und damit der alveolaren Flüssigkeitsabsorption durch die Stimulation des ENaC in Epithelzellen der Lunge ermöglicht wird.

Benzimidazolones enhance the function of epithelial Na(+) transport.

Laube M, Kimpel S, Dietl P, Thome U, Wittekindt O.
Division of Neonatology, University of Leipzig, Leipzig, Germany. 

Br J Pharmacol. 2013 Mar;168(6):1329-40.

Abstract

Background and Purpose
Pharmacological enhancement of vectorial Na+ transport may be useful to increase alveolar fluid clearance. Herein, we investigated the influence of the benzimidazolones 1-ethyl-1,3-dihydro-2-benzimidazolone (1-EBIO), 5,6-dichloro-1-EBIO (DC-EBIO) and chlorzoxazone on vectorial epithelial Na+ transport.

Experimental Approach
Effects on vectorial Na+ transport and amiloride-sensitive apical membrane Na+ permeability were determined by measuring short-circuit currents (ISC) in rat fetal distal lung epithelial (FDLE) monolayers. Furthermore, amiloride-sensitive membrane conductance and the open probability of epithelial Na+ channels (ENaC) were determined by patch clamp experiments using A549 cells.

Key Results
ISC was increased by approximately 50% after addition of 1-EBIO, DC-EBIO and chlorzoxazone. With permeabilized basolateral membranes in the presence of a 145:5 apical to basolateral Na+ gradient, the benzimidazolones markedly increased amiloride-sensitive ISC. 5-(N-Ethyl-N-isopropyl)amiloride-induced inhibition of ISC was not affected. The benzamil-sensitive ISC was increased in benzimidazolone-stimulated monolayers. Pretreating the apical membrane with amiloride, which inhibits ENaC, completely prevented the stimulating effects of benzimidazolones on ISC. Furthermore, 1-EBIO (1 mM) and DC-EBIO (0.1 mM) significantly increased (threefold) the open probability of ENaC without influencing current amplitude. Whole cell measurements showed that DC-EBIO (0.1 mM) induced an amiloride-sensitive increase in membrane conductance.

Conclusion and Implications
Benzimidazolones have a stimulating effect on vectorial Na+ transport. The antagonist sensitivity of this effect suggests the benzimidazolones elicit this action by activating the highly selective ENaC currents. Thus, the results demonstrate a possible new strategy for directly enhancing epithelial Na+ transport.

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