Ito-Kanal

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Ito-Kanäle

Definition:

Ito-Kanäle (engl. transient outward potassium current) sind spannungsabhängige Kaliumkanäle im Herzmuskel, die während der frühen Repolarisation des Aktionspotentials der Arbeitsmyokardzellen eine wichtige Rolle spielen. Sie beeinflussen als Kanäle die kardialen Aktionspotentiale und die elektrische Aktivität und Kontraktion des Herzens.

Funktion:

Ablauf im Aktionspotential:

Phase 0 - Depolarisation

Öffnung spannungsabhängiger Na+-Kanäle -> schneller Eisntrom Na+

Phase 1 - frühe Repolarisation

kurz nach der Depolarisation öffnen Ito-Kanäle, wodurch K+ aus der Zelle ausströmt.

-> Das Membranpotential fällt kurzzeitig ab.

Phase 2- Plateauphase

Gleichgewicht zwischen Ca2+-Einstrom über L-Typ-Calciumkanäle und K+-Ausstrom

Durch den Transienten K+-Ausstrom erzeugen Ito-Kanäle die charakteristische "Notch" im frühen Aktionspotential. Durch das sinkende Membranpotential von +30mV auf 0mV sorgt für ein optimales Spannungsniveau für den Ca2+-Einstrom durch L-Type-Calcium-Kanäle. Dies ist darauf zurückzuführen, dass stark positive Membranpotentiale die treibende elektrochemische Kraft für den Ca2+-Einstrom reduzieren.

Modulare Struktur

Der Ito-Strom wird hauptsächlich durch spannungsabhängige Kaliumkanäle der kv4-Familie vermittelt, insbesondere:

Kv4.2
Kv4.3

Diese Kanäle bilden Tetramere und werden durch verschieden Hilfsproteine (bspw. KChIP-Proteine) moduliert, welche die Aktivierung, Inaktivierung und Membranexpression der Kanäle Beeinflussen.

Pathophysiologie

Veränderungen der Ito-Kanäle wurden bei verschiedenen Herzkrankheiten beschrieben:

Herzinsuffizenz

häufige Reduktion des Ito-Stroms
Verlängerung des Aktionspotentials
erhöhte intrazelluläre Ca2+-Konzentration

Arrhytmien

veränderte Repolarisationsgradienten können die Entstehung von Reentry-Mechanismen oder abnormaler Impulsleitung begünstigen.

Kardinale Hypertrophie

Aktivierung von Ca2+-abhängigen Signalwegen (bspw. CaMKII, Calcineurin

Literaturverzeichnis

Hall JE. Guyton and Hall Textbook of Mediacal Physiology. 14th edition. Philadelphia: Elsevier; 2021
Boron WF, Bouöpaep EL. Medical Physiology. 3rd ed. Philadelphia: Elsevier; 2017