Die Wirkung von Dopamin-D2-Agonisten auf die „permeability transition“-Pore der Mitochondrien

Kürzlich konnten wir nachweisen, dass die blockierende Wirkung von Melatonin auf die „permeability transition“-Pore (PTP, ein großer Ionenkanal in der inneren Mitochondrienmembran), den neuroprotektiven Effekt dieser antiapoptotischen Substanz erklären kann (Andrabi et al., 2004, FASEB J. 18:869). Zwischenzeitlich fanden wir zwei Dopamin-D2-Agonisten, die die PTP in ähnlicher Weise blockieren. Der zugrunde liegende Mechanismus scheint komplexer zu sein als bei der Melatoninblockade. Ihn zu verstehen könnte helfen, den apoptotischen Zelltod in Substantia nigra-Neuronen bei der Parkinson Krankheit zu verlangsamen.

Es wurde die „patch clamp“-Technik zur Aufnahme von Einzelkanalströmen von Mitoplasten d.h. Vesikeln aus innerer Mitochondrienmembran verwendet. Zur Charakterierung des Öffnungsverhaltens der PTP wurden Änderungen des Membranpotenzials und des mitochondrialen Matrixvolumens als Folge der Ca2+-induzierten „permeability transition“ in Inkubationsansätzen mit intakten Rattenlebermitochondrien bestimmt. Bei den „patch clamp“-Messungen wurde die äußere Membran durch Schwellen in hypotoner Lösung zerstört. Die Einzelkanalströme wurden mit einem EPC-7 „patch clamp“-Verstärker in pH- and Ca2+-gepufferten isotonischen KCl-Lösungen aufgenommen. Die schwellungsinduzierte „permeability transition“ wurde als Änderung der Lichtstreuung oder als Depolarisation der inneren Membrane mit Safranin als Farbstoff gemessen (Schönfeld et al., 2004, Biochem J 383:121).

Die Öffnung der PTP ist ein entscheidender Schritt in der Apoptosekaskade (Loupatatzis et al., 2002, Cell Physiol Biochem 12:269). Die PTP wird durch eine extreme große Einzelkanalleitfähigkeit von bis zu 1.2±0.2 nS und durch zahlreiche Unterzustände mit variierenden Leitfähigkeiten charakterisiert. Sie wird inaktiviert durch Hyperpolarisation, durch Entfernen des Ca2+ und durch mikromolare Konzentrationen von Cyclosporin A oder dem Dopamin-D2-Agonisten Pramipexol. Erste Experimente zeigen jetzt, dass auch der Dopaminagonist Ropinirol die PTP konzentrationsabhängig und irreversibel blockiert (IC50: 3.2µM; maximaler Effekt bei 10µM). Eine konzentrationsabhängige Blockade der PTP wurde auch bei Schwellungsexperimenten beobachtet. Aus der Dosis-Wirkungskurve für Ca2+ bestimmten wir 50µM Ca2+ als die Konzentration, bei der die Schwellung ihr Maximum erreichte. Allerdings erforderte die hier gemessene Ropinirolblockade (IC50: 50µM) eine etwa 10fach höhere Konzentration als das im Einzelkanalexperiment der Fall war. Schließlich fanden wir in Experimenten mit energetisierten Mitochondrien (Schwellungs- und Membranpotenzialmessungen), dass Ropinirol eine protektive Wirkung auf die Ca2+-induzierte „permeability transition“ besitzt. Nach Vergleich mit den erwähnten Melatoninergebnissen gehen wir davon aus, dass sich die neuroprotektive Wirkung von Dopamin-D2-Agonisten durch Blockade der PTP erklären lässt.

Gefördert durch die Deutsche Parkinson Vereinigung e.V. und das Land Sachsen-Anhalt.