Flüssigkeitssekretion und Proteinsekretion werden in Speicheldrüsen von Insekten über Hormone und Neurotransmitter gesteuert. Diese entfalten ihre physiologische Wirkung in den sekretorischen Drüsenzellen hauptsächlich über den zyklischen Adenosinmonophosphat (cAMP)-Signalweg und den Inositoltrisphosphat (IP<SUB>3</SUB>) / Ca<sup>2+</sup>-Signalweg. Die Mechanismen möglicher Wechselwirkungen zwischen diesen Signalwegen und ihre physiologischen Auswirkungen sind unzureichend bekannt.<p>
Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Frage, ob und wie sich der Ca<sup>2+</sup>-Signalweg und der cAMP-Signalweg in der Speicheldrüse der Diptere <I>Calliphora vicina</I> beeinflussen. Substanzen wie 5-Fluoro-α-Methyltryptamin und Histamin wurden in früheren Arbei-ten als Agonisten genutzt, um in den Speicheldrüsen von <I>C. vicina</I> selektiv den cAMP-Signalweg (getrennt vom IP<SUB>3</SUB>/Ca<sup>2+</sup>-Signalweg) zu aktivieren. Es zeigte sich in transepithelialen Potentialmessungen und mikrofluorometrischen Ca<sup>2+</sup>-Untersuchungen, dass beide Substanzen sowohl den cAMP-Weg als auch den Ca<sup>2+</sup>-Signalweg aktivierten. Die physiologischen Ursachen der Histamin-induzierten Ca<sup>2+</sup>-Erhöhung wurden genauer untersucht. <p>
Zusammengefasst zeigten diese Untersuchungen, dass Histamin wie 5-HT den cAMP-Weg und die Phosphoinositidkaskade aktivierte. Im Gegensatz zu den 5-HT-induzierten Ca<sup>2+</sup>-Oszillationen, welche durch interzelluläre Ca<sup>2+</sup>-Wellen synchronisiert werden, verursachte Histamin bei niedrigen Konzentrationen lokale Ca<sup>2+</sup>-Oszillationen in einzelnen Zellen (keine Wellen). Bei höheren Histamin-Konzentrationen war eine anhaltende Ca<sup>2+</sup>-Erhöhung oder ein synchrones <quote>Ca<sup>2+</sup>-beating</quote> in der gesamten Drüse zu beobachten. <p>
Des Weiteren wurde die Frage untersucht, ob eine Erhöhung der intrazellulären cAMP-Konzentration den IP<SUB>3</SUB> Ca<sup>2+</sup>-Signalweg in den Epithelzellen der Speicheldrüse beeinflussen kann. Es zeigte sich, dass cAMP den durch schwellennahe 5-HT-Konzentrationen induzierten Ca<sup>2+</sup>-Anstieg verstärkte. Diese Verstärkung wurde durch eine PKA-vermittelte Sensitivierung des IP<SUB>3</SUB>-Rezeptor/Ca<sup>2+</sup>-Kanals für IP<SUB>3</SUB> verursacht. Immunzytochemische Untersuchungen deuten dar-auf hin, dass die Proteinkinase A eng mit dem IP<SUB>3</SUB>-Rezeptor/Ca<sup>2+</sup>-Kanal assoziiert ist.
Diese Messungen zeigen erstmals, dass auch bei Invertebraten der Botenstoff cAMP, PKA-vermittelt, den IP<SUB>3</SUB>-Rezeptor/Ca<sup>2+</sup>-Kanal des ER für IP<SUB>3</SUB> sensitiviert. / Fluid- and protein-secretion in the salivary glands of insects are controlled by hormones or neurotransmitters. These agonists activate two signalling cascades: the cAMP-pathway and the IP>sub>3</sub>/Ca-pathway. The functional crosstalk between these two signalling pathways is poorly understood. <p>
Functional crosstalk between cAMP-pathway and IP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>-pathway was investigated in the salivary glands of the blowfly, <I>Calliphora vicina</I>. Histamine and 5-alpha-methyltryptamine were used in an attempt to activate the cAMP-pathway selectively, as suggested previously. By using transepithelial potential-measurements and microfluorometric Ca<sup>2+</sup>-imaging it was demonstrated that both substances activate the cAMP- and the IP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>-pathway. The physiological effects of histamine were investigated in detail. These experiments show that histamine causes an intracellular Ca<sup>2+</sup>-elevation that, in some preparations exhibits oscillations with concentration-dependent frequencies. In contrast to 5-HT induced intracellular Ca<sup>2+</sup>-oscillations and propagating intercellular Ca<sup>2+</sup>-waves histamine produces local Ca<sup>2+</sup>-oscillations in single cells or synchronous <quote>Ca<sup>2+</sup>-beating</quote> in the whole gland.<p>
In addition the effects of increasing cAMP on the IP<sub>3</sub>/Ca<sup>2+</sup>-pathway in the salivary glands of the blowfly were studied. It could be demonstrated that cAMP augments the 5-HT-induced Ca<sup>2+</sup>-increase in glands stimulated with low doses of 5-HT. This potentiation is the result of a PKA-mediated sensitisation of the IP<sub>3</sub>-receptor/Ca<sup>2+</sup>-channel for IP<sub>3</sub>. Results of immunocytochemical analyses show that the PKA is spatially associated with the ER.<p>
These results show for the first time that in invertebrates as well as in vertebrates the second messenger cAMP sensitises the IP<sub>3</sub>-receptor/Ca<sup>2+</sup>-channel for IP<sub>3</sub> by the action of a PKA.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:771 |
| Date | January 2006 |
| Creators | Schmidt, Ruth Maria |
| Publisher | Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. Institut für Biochemie und Biologie |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | Text.Thesis.Doctoral |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://opus.kobv.de/ubp/doku/urheberrecht.php |
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