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Ionenkanäle und Transportmoleküle sind maßgeblich an der Physiologie und Funktion der menschlichen Lunge beteiligt. Im Fokus unserer Forschungsprojekte steht die Regulation von Ionenkanälen in pulmonalen Epithelien. Der Transport von Ionen über pulmonale Epithelien, mit Hilfe von Ionenkanälen und Transportern, ist der entscheidende Mechanismus zur Regulation eines dünnen Flüssigkeitsfilmes, der diese Epithelien bedeckt. Fehlregulationen im Ionentransport können unter anderem zu Flüssigkeitsansammlungen in der Lunge führen (Ödeme) oder zu einer erhöhten Viskosität und folglich Verschleimung der Atemwege (Mukoviszidose). Daher ist eine präzise Regulation transepithelialen Ionentransports und involvierter Ionenkanäle/Transportproteine für die Physiologie der Lunge essentiell. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich daher mit den Fragen, i) welche Ionentransportproteine in pulmonalen Epithelien vorhanden sind, ii) wie diese unter physiologischen Bedingungen reguliert sind, iii) wie Fehlregulationen zur Pathogenese von Lungenerkrankungen wie Ödeme/Mukoviszidose beitragen können und iv) inwiefern Ionenkanal/Transport-Modulatoren als mögliche Therapeutika dienen können.

Messung von Ionenströmen an Lungezellen mit der Patch-Clamp Technik

Epitheliale Natrium Kanäle (ENaCs) sind Natrium-selektive Ionenkanäle, die in verschiedenen epithelialen Geweben (z.B. Colon, Niere und Lunge) vorkommen. In diesen Epithelien sind sie maßgeblich an transepithelialem Natrium – und folglich auch Wassertransport beteiligt. Daher spielen ENaCs im menschlichen Körper eine essentielle Rolle bei der Salz- und Wasserhomöostase. Fehlregulationen in der ENaC-Aktivität sind daher eng mit Krankheiten assoziiert, die auf einer gestörten Salz/Wasserhomöostase beruhen bzw. diese zur Folge haben. In der Lunge kann eine ENaC-Unteraktivität zu Ödembildung führen, wohingegen eine Hyperaktivität dieser Kanäle in einem Mukoviszidose-Phänotyp resultiert. In der Niere ist eine gesteigerte ENaC-Aktivität für eine vererbbare Form von Bluthochdruck (Liddle-Syndrom) verantwortlich. Im Gegensatz dazu führen loss-of Funktion Mutationen dieser Kanäle zum klinischen Syndrom Pseudohypoaldosteronismus Typ 1.

Molekulare Struktur des epithelialen Natrium Kanals