Kaliumkanäle ermöglichen es, den geladenen Kaliumionen selektiv die hydrophobe Lipidphase von Zellmembranen zu passieren. Sie operieren in ihren Funktionen als Antagonisten von Natrium- und Kalziumkanälen, um die elektrische Erregbarkeit von Zellen zu kontrollieren. Im ZNS der Vertebraten existiert eine Vielzahl verschiedener Kaliumkanäle, welche die zeitliche Struktur von Aktionspotentialen festlegen. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden bisher unbekannte Kanäle aus den Familien der spannungsgesteuerten Kv1-/Kv3- und der kalziumsensitiven SK-/BK-Kaliumkanäle aus dem ZNS der Regenbogenforelle kloniert. Diese wurden durch heterologe Expression in Insekten- und Säugerzellen einer biophysikalischen und pharmakologischen Charakterisierung zugeführt. Gegen fünf der bekannten Kanäle wurden spezifische Antikörper hergestellt. Mit Hilfe immunhistochemischen und PCR-Techniken konnte die gewebetypische und entwicklungsspezifische Expression der Kaliumkanäle untersucht werden. Mit den in dieser Arbeit präsentierten Daten konnte die Grundlage für eine differentielle Betrachtung der funktionellen Bedeutung und des Expressionsmusters der entsprechenden Kaliumkanäle im nativen Kontext gelegt werden.

Elektrophysiologische und biochemische Charakterisierung von rekombinanten und nativen Kanalproteinen aus der inneren Chloroplasten-Hüllmembran und dem Cyanobakterium Synechocystis In der vorliegenden Arbeit wurden zwei angenommene Kaliumkanäle heterolog exprimiert und untersucht. Außerdem wurde die elektrophysiologische Charakterisierung des am Proteinimport beteiligten Proteins Tic110 durchgeführt. Ergänzt wurden diese Experimente durch eine elektrophysiologische Charakterisierung von Ionenkanälen in der inneren Chloroplasten-Hüllmembran. Sowohl in Synechocystis sp. PCC 6803 als auch in Arabidopsis thaliana konnten zwei Gene identifiziert werden, die wahrscheinlich Kaliumkanäle codieren. Das Genprodukt aus Arabidopsis ist wahrscheinlich im Chloroplasten lokalisiert und besitzt sechs putative transmembrane Durchgänge. Es ähnelt strukturell den Kaliumkanälen AKT1 und KAT1. Der potentielle Synechocystis-Kanal besitzt aufgrund von Sekundärstrukturvorhersagen Ähnlichkeit mit dem Kaliumkanal KcsA aus Streptomyces lividans und eukaryontischen Kanälen der IRK-Familie. Beide Proteine wurden als His-Tag Fusionsproteine in Baculovirus-infizierten Sf21-Insektenzellen überexprimiert und konnten in der Membranfraktion der Zellen nachgewiesen werden. Patch-Clamp-Messungen in der ’Whole-Cell’ und ’Excised-Patch’ Konfiguration an den Insektenzellen zeigten, dass keine funktionellen Kanäle in der Plasmamembran lokalisiert waren. Beide Kanäle konnten mittels nicht-ionischer Detergentien solubilisiert werden, aber nur der Synechocystis-Kanal konnte mittels Ni-Affinitätschromatographie gereinigt werden. Nach Rekonstitution des Proteins in Azolektin-Liposomen zeigte sich bei Messungen im Bilayer-System jedoch keine Kanalaktivität. Ursache hierfür ist wahrscheinlich eine zu geringe Offenwahrscheinlichkeit des Proteins oder eine nicht funktionelle Rekonstitution. Weiterhin wurden bei elektrophysiologischen Messungen mit der Bilayer-Methode Ionenkanäle in der isolierten inneren Hüllmembran von Chloroplasten untersucht. Es konnte die Existenz eines Kaliumkanals bestätigt sowie zwei bisher unbekannte Kanäle (CIMCC1 und CIMCC2) charakterisiert werden. CIMCC1 ist mäßig selektiv für Kationen (PK/PCl = 3.5), besitzt einen Haupt- und einen Unterleitwert von 680 bzw. 330 pS (in 250 mM KCl) und eine spannungsunabhängige Offenwahrscheinlichkeit von 70 %. Der Kanal könnte aufgrund seiner Eigenschaften am Transport von Aminosäuren über die innere Chloroplasten-Hüllmembran beteiligt sein. CIMCC2 ist Kationen-selektiv (PK/PCl = 5.3), besitzt einen Leitwert von 600 pS (in 250 mM KCl) und schließt bei höheren positiven bzw. negativen Membranpotentialen. Der Kanal ist durch wenige 100 nM des Präpeptids Troe33 blockierbar, weshalb er eine Rolle im Import von Proteinen in den Chloroplasten spielen könnte. Ferner konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass das Protein Tic110 nach heterologer Expression in E. coli und Rekonstitution in Liposome eine hydrophile Pore bildet, deren Eigenschaften denen von Proteinimportkanälen in der äußeren Membran von Chloroplasten und Mitochondrien ähnelt. Aufgrund einer Sekundärstrukturvorhersage und des CD-Spektrums ist, im Gegensatz zu vorherigen Annahmen, eine von b-Faltblättern dominierte Sekundärstruktur wahrscheinlich. Der durch Tic110 gebildete Kanal ist Kationen-selektiv, hat einen Leitwert von 446 pS in 250 mM KCl und einen Porendurchmesser zwischen 15 und 34 Angström. Die spannungsabhängige Offenwahrscheinlichkeit ist maximal bei kleinen Membranpotentialen und nimmt zu höheren positiven und negativen Spannungen hin ab. Weiterhin ist der Kanal durch geringe Konzentrationen des Präpeptids Troe33 (ca. 100 nM) spezifisch hemmbar. Tic110 besitzt funktionell eine starke Ähnlichkeit mit CIMCC2 in der inneren Hüllmembran, was nahelegt, dass es sich hierbei um die gleichen Proteine handelt. Ausgehend von diesen Eigenschaften ist es wahrscheinlich, dass Tic110 die Proteinimportpore der inneren Chloroplasten-Hüllmembran darstellt.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Entwicklung von Forellen Retina Ganglienzellen untersucht. Dabei wurde die Fähigkeit der Zellen Aktionspotentiale zu generieren betrachtet. Es konnte festgestellt werden, dass die Anzahl der Aktionspotentiale im Rahmen der Reifung stieg und gleichzeitig ihre Dauer sank. Bei der Ermittlung der passiven elektrischen Membraneigenschaften wurde keine signifikante Erhöhung der Zellgröße mit steigendem Entwicklungsstadium festgestellt. Jedoch zeigte sich eine altersabhängige Steigerung des Membranpotentials. Im nächsten Schritt wurden zugrunde liegenden Summenströme der RGZ charakterisiert. Dabei konnte keine Veränderung des Natriumeinstroms festgestellt werden. Beim Summenausstrom wurde eine signifikante Veränderung des Strommusters ab dem Zeitpunkt des Schlüpfens festgestellt. Durch den Einsatz von spezifischen Blockern konnten Kaliumkanäle aus der Bk und Shaw Familie erstmals zum Zeitpunkt des Schlüpfens nachgewiesen werden, die in adulten RGZ den größten Anteil des Summenausstromes tragen. Die Zuordnung der Summenausströme der frühen Entwicklungsstadien zu einem bestimmten Kanal konnte bis zum Ende dieser Arbeit nicht erreicht werden.Im Rahmen der heterologen Expression eines Forellen Kv3.1 Kanals in Sf21 Zellen konnte eine hohe Sensitivität gegenüber dem Blocker Chinin festgestellt werden. Neben der Blockierung von Kaliumkanälen Blocker, wurde eine weitere Methode untersucht. Dabei zeigte sich, das spezifische Antikörper eine vergleichbare Hemmung des Stromes erreichen wie klassische Blocker.Neben den elektrophysiologischen Methoden zum Nachweis von spezifischen Kaliumkanälen wurde in einem weiterführenden Schritt die Expression von 4 Shaker und 2 Shaw Kanälen mit Hilfe der Einzelzell RT-PCR Technik nachgewiesen. Dabei stimmten die Ergebnisse mit denen der elektrophysiologischen Experimente überein.Für weiterführende Untersuchungen wurde schließlich eine Methode zur Zellkultivierung von Forellen RGZ entwickelt.

Eine optimale Regulation der Koronardurchblutung ist für die Aufrechterhaltung der kardialen Pumpfunktion und damit der systemischen Perfusion von größter Bedeutung. Da Einschränkungen der Durchblutungszunahme des Herzmuskels Einschränkungen des maximalen myokardialen Sauerstoffverbrauchs und damit der Herzleistung zur Folge haben, ist es notwendig, die Koronardurchblutung kurzfristig an die jeweilige Stoffwechsellage des Herzens anzupassen (metabolische Koronarflussregulation). Die lokal-metabolischen Mechanismen gehören zu den wirksamsten Komponenten der Regulation der myokardialen Durchblutung und funktionieren auch am isolierten (denervierten) Herz. Dabei ist die hyperkapnie- und azidoseinduzierte Koronardilatation ein wesentlicher Bestandteil der metabolischen Koronarflussregulation. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Hypothese der Abhängikeit der hyperkapnieinduzierten Koronardilatation von einer intakten NO-Produktion. Das Koronarsystem des isolierten WT-Mausherzens reagiert auf akute Hyperkapnie (91 % O2, 9 % CO2) mit einer deutlichen Koronarflusssteigerung von ca. 35 % über dem Basalfluss.Es konnte gezeigt werden das Stickstoffmonoxid (NO) und ATP-abhängige Kaliumkanäle (K+ATP-Kanäle) für die Koronarflussregulation der Maus eine ausschlagebende Rolle spielen und neben der Aufrechterhaltung des Basalflusses auch an der Vermittlung der hyperkapnieinduzierten Koronardilatation maßgeblich beteiligt sind.Interessanterweise ist bei einem Fehlen der endothelialen NO-Synthase durch genetischen Knockout die hyperkapnieinduzierte Flussantwort in Kinetik und Ausmaß vollständig erhalten. Die Vermittlung kann dabei durch andere Mechanismen kompensiert werden, wie zum Beispiel einer verstärkten Aktivität der K+ATP-Kanäle. Prostaglandine und neuronale NO-Synthase scheinen sowohl beim Wildtypherzen als auch bei Herzen mit fehlender NO-Synthase für die hyperkapnieinduzierte Koronardilatation von untergeordneter Bedeutung. Nach chronischer pharmakologischer Blockade der NO-Synthase durch zweiwöchige L-NAME Tränkung bleibt die hyperkapnieinduzierte Koronardilatation erhalten durch NOS-unabhängige Mechanismen. Die hyperkapnieinduzierte Flussantwort ist bei Herzen von weiblichen eNOSKO Tieren vorhanden, erscheint jedoch gegenüber den männlichen Mäusen geringer ausgeprägt. Daher wird vermutet, dass die Mediatorsysteme der endothelabhängigen Koronarflussregulation geschlechtsspezifisch bzw. geschlechtsabhängig sind.

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Eine optimale Regulation der Koronardurchblutung ist für die Aufrechterhaltung der kardialen Pumpfunktion und damit der systemischen Perfusion von größter Bedeutung. Da Einschränkungen der Durchblutungszunahme des Herzmuskels Einschränkungen des maximalen myokardialen Sauerstoffverbrauchs und damit der Herzleistung zur Folge haben, ist es notwendig, die Koronardurchblutung kurzfristig an die jeweilige Stoffwechsellage des Herzens anzupassen (metabolische Koronarflussregulation). Die lokal-metabolischen Mechanismen gehören zu den wirksamsten Komponenten der Regulation der myokardialen Durchblutung und funktionieren auch am isolierten (denervierten) Herz. Dabei ist die hyperkapnie- und azidoseinduzierte Koronardilatation ein wesentlicher Bestandteil der metabolischen Koronarflussregulation. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Hypothese der Abhängikeit der hyperkapnieinduzierten Koronardilatation von einer intakten NO-Produktion. Das Koronarsystem des isolierten WT-Mausherzens reagiert auf akute Hyperkapnie (91 % O2, 9 % CO2) mit einer deutlichen Koronarflusssteigerung von ca. 35 % über dem Basalfluss.Es konnte gezeigt werden das Stickstoffmonoxid (NO) und ATP-abhängige Kaliumkanäle (K+ATP-Kanäle) für die Koronarflussregulation der Maus eine ausschlagebende Rolle spielen und neben der Aufrechterhaltung des Basalflusses auch an der Vermittlung der hyperkapnieinduzierten Koronardilatation maßgeblich beteiligt sind.Interessanterweise ist bei einem Fehlen der endothelialen NO-Synthase durch genetischen Knockout die hyperkapnieinduzierte Flussantwort in Kinetik und Ausmaß vollständig erhalten. Die Vermittlung kann dabei durch andere Mechanismen kompensiert werden, wie zum Beispiel einer verstärkten Aktivität der K+ATP-Kanäle. Prostaglandine und neuronale NO-Synthase scheinen sowohl beim Wildtypherzen als auch bei Herzen mit fehlender NO-Synthase für die hyperkapnieinduzierte Koronardilatation von untergeordneter Bedeutung. Nach chronischer pharmakologischer Blockade der NO-Synthase durch zweiwöchige L-NAME Tränkung bleibt die hyperkapnieinduzierte Koronardilatation erhalten durch NOS-unabhängige Mechanismen. Die hyperkapnieinduzierte Flussantwort ist bei Herzen von weiblichen eNOSKO Tieren vorhanden, erscheint jedoch gegenüber den männlichen Mäusen geringer ausgeprägt. Daher wird vermutet, dass die Mediatorsysteme der endothelabhängigen Koronarflussregulation geschlechtsspezifisch bzw. geschlechtsabhängig sind.

Übergewicht und Fettleibigkeit sind zu einem bedeutenden Gesundheitsproblem in den westlichen Industriestaaten geworden. In Untersuchungen an isolierten Blutgefäßen konnte gezeigt werden, dass das periadventitielle Fettgewebe einen antikontraktilen Effekt auf die Aorta der Ratte ausübt. Es konnte die Existenz eines transferablen antikontraktilen Faktors nachgewiesen werden, der Adventitium-Derived Relaxing Factor (ADRF) genannt wurde. In der vorliegenden Arbeit wurden zelluläre Mechanismen der Freisetzung von ADRF aus dem periadventitiellen Fettgewebe der Aorta der Ratte untersucht. Die Freisetzung von ADRF ist ein kalziumabhängiger Prozess (EC50 ~ 4.7 mM). Durch den Einsatz von spezifischen Antagonisten der PKA (H-89, 9 muM) und Tyrosinkinase (Tyrphostin A25 10 muM, Genistein 10 muM) konnte gezeigt werden, dass die Freisetzung von ADRF vermutlich über die intrazellulären Signaltransduktionsmoleküle PKA und Tyrosinkinase reguliert wird. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Wirkung des periadventitiellen Fettgewebes auf Mesenterialarterien der Ratte untersucht. Applikation von Serotonin, Phenylephrin und Endothelin I resultierten in einer bis zu 75 % abgeschwächten kontraktilen Antwort der Gefäßringpräparationen (+)fat im Vergleich zu Gefäßringen (-)fat. Die Applikation von U46619 resultierte in keiner signifikant unterschiedlichen kontraktilen Antwort. Cromakalim (100 nM) relaxierte vollständig Serotonin-kontrahierte Gefäßringe (+)fat und (-)fat, aber konnte nicht U46619-kontrahierte Gefäßringe (+)fat und (-)fat relaxieren. Bei Applikation von Kaliumchloridlösung (60 mM) bestand zwischen Gefäßringen (+)fat und (-)fat keine Differenz der kontraktilen Antwort. Die Blocker glattmuskulärer KV-Kanäle 4-AP (2 mM) und 3,4-DAP (1 mM) konnten den antikontraktilen Effekt des perivaskulären Fettgewebes aufheben. Im Gegensatz dazu konnten Blocker von KATP-Kanälen (Glibenclamid, 3 muM), BK-Kanälen (Iberiotoxin, 100 nM), SK-Kanälen (Apamin, 1 muM), sowie unspezifische Kaliumkanalblocker (TEA, 1 mM; TPeA, 10 muM ) den antikontraktilen Effekt nicht aufheben. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass KV-Kanäle den antikontraktilen Effekt des perivaskulären Fettgewebes in der Mesenterialarterie der Ratte vermitteln. / Obesity has grown to become an eminent health problem for the western industrialized countries. Increased visceral adipose tissue in obesity is associated with adverse cardiovascular events and hypertension. Recently, studies on isolated rat aortic ring preparations have shown that periadventitial adipose tissue produces a vasorelaxing factor. This factor was named adipocyte derived relaxing factor, ADRF. Using isolated rat aortic rings and isometric contraction measurements, this work was able to show that ADRF release depends on extracellular [Ca2+] (EC50 ~ 4.7 mM). ADRF release is strongly inhibited by the protein tyrosine kinase inhibitors genistein and tyrphostin A25 (AG82). Protein kinase A inhibition by H89 also inhibited ADRF release while the protein kinase G inhibitor KT5823 had no effect. In the second part, the effect of visceral perivascular adipose tissue on mesenteric rings was examined. The contractile response to serotonin, phenylephrine, and endothelin I was markedly reduced in intact vessels compared to vessels without periadventitial fat. The contractile response to U46619 or depolarizing high K+ containing solutions (60 mM) was similar in vessels with and without periadventitial fat. The K+ channel opener cromakalim induced relaxation of vessels precontracted by serotonin but not by U46619 or high K+ containing solutions (60 mM), suggesting that K+ channels are involved. The anti-contractile effect was abolished by inhibition of delayed-rectifier K+ channels with 4-aminopyridine (2 mM). Blocking other K+ channels with glibenclamide (3 muM), apamin (1 muM), TEA (1 mM), TPeA (10 muM) did not restore the vascular response in intact vessels. These results suggest that visceral perivascular adipose tissue controls mesenteric arterial tone locally. It induces vasorelaxation by activating delayed-rectifier K+ channels in vascular smooth muscle cells.

Die Azidose gehört zu den stärksten dilatatorischen Stimuli zerebraler Arterien. Obwohl schon 1890 von Roy und Sherrington beschrieben, sind die Faktoren, die die Vasodilatation zerebraler Arterien auf Azidose vermitteln, bis heute nicht bekannt. Untersuchungen über die Rolle des schnell flüchtigen Bioradikals Stickstoffmonoxid (NO) haben gezeigt, daß NO bei der azidotischen Vasodilatation zerebraler Arterien als Modulator agiert. Darüber hinaus nimmt NO in der neurovaskulären Kopplung, d.h. bei der Vermittlung der regionalen Blutflußantwort nach neuronaler Stimulation, eine permissive Funktion ein. Die Vasodilatation auf Azidose wurde in der vorliegenden Arbeit als Modellstimulus zur Untersuchung der NO-abhängigen Dilatation zerebraler Arterien verwendet. Dabei wurde die Rolle der Kaliumkanäle und die Funktion des cGMP an der Vasodilatation auf Azidose mittels spezifischer Inhibitoren untersucht. Die Experimente erfolgten an der isolierten und perfundierten A. cerebri media der Ratte. Bei der Untersuchung der Signaltransduktion von NO auf Ebene des cGMP wurde eine ausgeprägte Abhängigkeit der azidotischen Vasodilatation von cGMP beobachtet. Durch Restitution des basalen cGMP-Spiegels nach vorheriger Inhibition der löslichen Guanylatzyklase wurde gezeigt, daß NO über cGMP bei der Vermittlung dieser Reaktion als Modulator wirkt. Unter Blockade der einzelnen Kaliumkanalfamilien konnte eine Beteiligung der KCa an der Vasodilatation auf Azidose sowie am Gefäßtonus unter Ruhebedingungen beobachtet werden. Für eine Beteiligung der KATP, der KV und der Kir an diesen Reaktionen wurden dagegen keine Hinweise gefunden. Ebenso sprechen die Untersuchungen unter Blockade der Na+/K+-ATPase gegen eine Beteiligung dieses Enzyms an der Azidosereaktivität zerebraler Arterien. Um ein mögliches Zusammenwirken der Kaliumkanäle zu erfassen, wurde die Vasodilatation auf Azidose unter Blockade von jeweils zwei Kaliumkanaltypen untersucht. Unter Hemmung der KCa und der KATP, sowie unter Hemmung der BKCa und der KATP wurde keine Vasodilatation mehr auf Azidose beobachtet. Die Ergebnisse sprechen dafür, daß die Vasodilatation der A. cerebri media auf Azidose durch BKCa und KATP in redundanter Weise vermittelt wird. Dabei scheinen KCa die Funktion der KATP vollständig substituieren zu können. Die Resultate dieser Arbeit bilden den Ausgangspunkt für derzeit laufenden Untersuchungen über die funktionelle Modulation der KATP und der BKCa durch das NO/cGMP-System. Weiterhin bilden die vorliegenden Untersuchungen eine wichtige Grundlage zur Überprüfung der zentralen Rolle der KCa und der KATP auf weitere, durch das NO/cGMP-System modulierten Stimuli, wie z.B. der funktionellen Stimulation. Die in dieser Arbeit vorgestellten Experimente wurden mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (SFB 507), der Hermann und Lilly Schilling Stiftung, sowie der Humboldt Universität zu Berlin gefördert. / Acidosis is one of the most potent vasodilators in the cerebral circulation. Although first described 1890 by Roy and Sherrington the mechanisms of vasodilation to acidosis are still unknown. Experimental data show, that nitric oxide (NO) is a modulator but not a mediator of cerebral arterial pH reactivity. NO also acts as a modulator of neurovascular coupling in the rat somatosensory cortex. We used the experimental in vitro model of the isolated and perfused middle cerebral artery (MCA) to elucidate the general mechanisms of NO-modulated dilations. The present study was performed to clarify the role of cGMP and potassium channels for mediation of acidosis-induced dilation of cerebral arteries. The results indicate, that vasodilation to acidosis is mediated by cGMP. Restoring the basal cGMP-level we could demonstrate a permissive role of cGMP in the vasodilation to acidosis. We could also show that KCa are active under resting conditions and are able to contribute to the relaxation of the MCA to acidosis. Other potassium channels like KATP, Kir, KV and the Na+/K+ATPase appeared not to be involved in the process of dilation to acidosis. After administration of a selective inhibitor of KATP in addition to an inhibitor of KCa the relaxation to acidosis was completely abolished. Simultaneous application of selective inhibitors of KATP and BKCa also prevented from vasodilation to acidosis. These results indicate, that relaxation to acidosis is mediated by activation of KATP and BKCa. This potassium channels seem to have a redundant activity, in such a way that KCa could substitute for KATP. The present findings are a starting point for further studies concerning the modulation of KATP and BKCa by the NO/cGMP-System. This studies are a basis for coming experiments to determine the role of KATP and BKCa in the neurovascular coupling.

Der Morbus Parkinson ist die häufigste Erkrankung der Basalganglien und wird durch einen Abbau der dopaminergen Neurone in der Substantia nigra des Mittelhirns verursacht. Um Wege zu finden, die Nebenwirkungen bisheriger Therapien dieser Erkrankung zu vermeiden, sollten neue Angriffspunkte für pharmakologische Interventionen gesucht werden. Prinzipiell ist dabei jeder Schritt einer Signaltransduktions-Kaskade zu prüfen. Dazu gehören präsynaptische Transmitterfreisetzung, G-Protein-gesteuerte Effektormechanismen oder Veränderungen prä- und postsynaptischer Potentiale, wie sie durch ein bestimmtes lokales Ionenkanalmuster festgelegt werden. Aufgrund ihrer enormen molekularen Vielfalt bei gleichzeitig weiter, aber spezifischer Verbreitung, stellen Kaliumkanäle interessante Angriffspunkte für neue therapeutische Strategien dar. Die vorliegende Arbeit untersucht die zelluläre und subzelluläre Verteilung aller Mitglieder der Kir2-Familie, einer Gruppe von Proteinen, die einwärts-gleichrichtende Kaliumkanäle bildet. Zu diesem Zweck wurden polyklonale, monospezifische, affinitätsgereinigte Antikörper gegen den wenig konservierten carboxyterminalen Anteil der Kir2.1-, Kir2.2-, Kir2.3- und Kir2.4-Proteine hergestellt. Alle Untereinheiten der Kir2-Familie wurden an den Somata und Dendriten der meisten striatalen Neurone nachgewiesen. Zwei dieser Kanäle zeigten jedoch ein inhomogenes Verteilungsmuster: Das "patch"-Kompartiment des Striatums wurde von der Expression des Kir2.3-Kanals ausgespart, und das Kir2.4-Protein wurde am stärksten auf den tonisch aktiven, cholinergen striatalen Interneuronen exprimiert. Diese beiden Strukturen stellen die Schlüsselstellen für die Kontrolle und Regulation der dopaminergen und cholinergen Transmission im Striatum dar, weswegen ihnen eine zentrale Rolle für die efferenten Projektionen der Basalganglien zukommt. Die nachgewiesene heterogene Lokalisation der Kir2.3- und Kir2.4-Untereinheit an diesen strategisch relevanten Strukturen macht diese Kanäle zu viel versprechenden Angriffspunkten für zukünftige Pharmakotherapien. / Parkinson’s disease is the most frequent movement disorder caused by loss of dopaminergic neurons in the midbrain. Intentions to avoid side effects of conventional therapy should aim to identify additional targets for potential pharmacological intervention. In principle, every step of a signal transduction cascade, such as presynaptic transmitter release, type and occupation of postsynaptic receptors, G protein-mediated effector mechanisms, and the alterations of pre- or postsynaptic potentials as determined by the local ion channel composition, have to be considered. Due to their diversity and their widespread but distinct localizations, potassium channels represent interesting candidates for new therapeutic strategies. As a first step, the present report aimed to study the cellular and subcellular distribution of the individual members of the Kir2 family in the striatum, a group of proteins forming inwardly rectifying potassium channels. For this purpose polyclonal, monospecific, affinity purified antibodies against the less conserved carboxyterminal sequences from the Kir2.1, Kir2.2, Kir2.3, and Kir2.4 proteins were prepared. All subunits of the Kir2 family were detected on somata and dendrites of most striatal neurons. However, the distribution of two of them was not homogeneous. Striatal patch areas were largely devoid of the Kir2.3 protein, and the Kir2.4 subunit was most prominently expressed on the tonically active, giant cholinergic interneurons of the striatum. These two structures are among the key players in regulating dopaminergic and cholinergic neurotransmission within the striatum, and therefore are of major importance for the output of the basal ganglia. The heterogeneous localization of the Kir2.3 and the Kir2.4 subunits with respect to these strategic structures pinpoints these channel proteins as promising targets for future pharmacological efforts.

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