Untersuchung der Ionentransportmechanismen, die für die Volumenveränderung kultivierter Parietalzellen bei Stimulation der Säuresekretion verantwortlich sind

Abstract

Untersuchung der Ionentransportmechanismen, die für die Volumenveränderung kultivierter Parietalzellen bei Stimulation der Säuresekretion verantwortlich sind

Im Rahmen des Säuresekretionsvorganges der Parietalzelle spielen außer der H+/K+-ATPase noch zahlreiche weitere Ionentransportprozesse eine bedeutende Rolle. In der vorliegenden Arbeit wurden eine Parietalzell-Primärkultur mit den Agonisten der Säuresekretion Forskolin (10-5 M) und Carbachol (10-4 M) stimuliert, um die Änderungen der Säuresekretion und die Volumenveränderungen unter Beeinflussung der verschiedenen Ionentransporter, insbesondere von K+ und Cl- Kanälen, zu beobachten. 293B (10 μM), ein Hemmstoff des KCNQ1 K+ Kanals, führte nicht zur Zellschwellung, verringerte aber die Schrumpfung durch Forskolin stärker als die durch Carbachol. 50 nM ChTX führte ebenfalls nicht zur Zellschwellung, hatte keinen Einfluss auf die Schrumpfung nach Forskolin-Stimulation und blockierte einen Großteil der Carbachol-induzierten Schrumpfung. NPPB (300 μM), ein Cl- Kanalblocker führte ebenfalls nicht zur Schwellung, verhinderte aber die stimulations-assoziierte Zellschrumpfung beider Agonisten nahezu vollständig. Die Hemmung der Säureproduktion durch 293B, ChTX und NPPB folgte dem gleichen Muster wie die Hemmung der initialen Zellschrumpfung nach Stimulation. 10 μM SCH28080, ein Inhibitor der H+/K+-ATPase, führte zu einer vollständigen Hemmung der Säureproduktion, zu einer relativen geringen Hemmung der initialen Schrumpfungsgeschwindigkeit, hemmt aber die maximale Zellschrumpfung um ca 70%. Mit 1 μM HOE642 und 500 μM DMA500 ließ sich die Beteiligung der Na+/H+-Austauscher Unterformen NHE1 und NHE4 an der RVI der Parietalzelle zeigen. Diese Daten zeigen, dass die Säuresekretions-assoziierte Zellschrumpfung in Parietalzellen wesentlich von der stimulations-abhängigen Aktivierung von K+ und Cl- Kanälen, sowie von der H+/K+-ATPase abhängig ist. An der RVI der Parietalzelle sind die Na+/H+-Austauscher Unterformen NHE1 und NHE4 beteiligt.

K+ and Cl- channels mediate shrinkage during stimulation of acid secretion in cultured parietal cells

Background & Aims: We have recently shown that in isolated and cultured parietal cells, a rapid initial cell shrinkage occurs upon stimulation of acid secretion, followed by a regulatory volume increase (RVI), which is mainly mediated by Na+/H+ and Cl-/HCO3- exchange. The factors leading to the initial cell shrinkage are unknown. We hypothesized that either activation of basolateral K+ channels and/or of the apical K+ and Cl- conductances involved in acid secretion cause this cell shrinkage via KCl and volume loss. Methods: Volume changes in isolated and cultured rabbit parietal cells were monitored by confocal measurement of the changes in calcein concentration in the cytoplasm. Acid secretion was quantified using the 14C aminopyrine uptake method. Results: Inhibition of basolateral K+ channels with barium led to a rapid cell swelling, indicating that Ba2+ sensitive K+ channels are also open in resting parietal cells. The chromanol 293b, which inhibits the presumably apically located K+ channel KvLQT1, did by itself not induce cell swelling, but reduced the forskolin-induced cell shrinkage to a higher extent (69%) than the carbachol-induced shrinkage (44%). Charybdotoxine (ChTX), which has been shown to inhibit Ca2+ sensitive K+ channels, equally did not induce cell swelling, blocked the carbachol-induced cell volume decrease by 77%, and had no effect on forskolin-induced shrinkage. The Cl- channel blocker NPPB also had no effect on cell volume in resting cells, but almost completely inhibited stimulation-associated cell shrinkage. Inhibition of acid secretion by 293b, ChTX and NPPB followed the same pattern as inhibition of the initial cell volume loss after stimulation. Conclusion: Cell shrinkage associated with acid secretion is dependent on the activation of K+ and Cl- channels by the respective secretagogues. Recently published data suggest that these channels may be at least in part located apically. K+, Cl- and water secretion into the secretory canaliculi are thus one likely mechanisms of stimulation-associated cell shrinkage in cultured parietal cells.