Ito-Kanal
Synonym: Ito-Strom
Englisch: transient outward potassium current
Definition
Ito-Kanäle sind spannungsabhängige Kaliumkanäle im Herzmuskel, die in der frühen Repolarisationsphase der Arbeitsmyokardzellen eine wichtige Rolle spielen. Sie beeinflussen die kardialen Aktionspotentiale und die elektrische Aktivität und Kontraktion des Herzens.
Physiologie
Die Ito-Kanäle öffnen sich in der frühen Repolarisationsphase (Phase 1 des Aktionspotentials), kurz nach der Depolarisation, wodurch K+-Ionen aus der Zelle ausströmen. Durch den transienten K+-Ausstrom fällt das Membranpotential kurzzeitig von +30 mV auf 0 mV ab, was die charakteristische "Notch" im frühen Aktionspotential erzeugt. Das Absinken des Membranpotentials sorgt für ein optimales Spannungsniveau für den Ca2+-Einstrom durch L-Typ-Calciumkanäle. Dies ist darauf zurückzuführen, dass stark positive Membranpotentiale die treibende elektrochemische Kraft für den Ca2+-Einstrom reduzieren.
Biochemie
Der Ito-Strom wird hauptsächlich durch spannungsabhängige Kaliumkanäle der Kv4-Familie vermittelt, insbesondere durch Kv4.2 und Kv4.3. Diese Kanäle bilden Tetramere und werden durch verschiedene Hilfsproteine (z.B. KChIP-Proteine) moduliert, welche die Aktivierung, Inaktivierung und Membranexpression der Kanäle beeinflussen.
Pathophysiologie
Veränderungen der Ito-Kanäle wurden bei verschiedenen Herzkrankheiten beschrieben:
- Herzinsuffizienz: Bei Herzinsuffizienz kommt es häufig zu einer Reduktion des Ito-Stroms, der eine Verlängerung des Aktionspotentials und eine erhöhte intrazelluläre Ca2+-Konzentration nach sich zieht.
- Arrhythmien: Veränderungen des Ito-Stroms begünstigen eine Dispersion der Repolarisation der verschiedenen Myokardschichten (transmurale Repolarisationsgradienten). Dadurch entstehen ungleichmäßige elektrische Erregungsmuster, die Reentry-Mechanismen begünstigen. In der Folge steigt das Risiko für eine arrhythmogene Erregungsbildung und -ausbreitung.
- Herzhypertrophie: Eine Reduktion des Ito-Stroms führt zu einer Verlängerung des Aktionspotentials und einem erhöhten Ca2+-Einstrom. Das aktiviert Ca2+-abhängige Signalwege (z. B. CaMKII, Calcineurin), die zur Genexpression hypertropher Programme und damit zur Entwicklung einer kardialen Hypertrophie beitragen.
Literatur
- Hall JE. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 14th edition. Philadelphia: Elsevier; 2021
- Boron WF, Boulpaep EL. Medical Physiology. 3rd ed. Philadelphia: Elsevier; 2017