Beeinflussung der RMP durch Kalium

Ziel der Untersuchungen mit unterschiedlichen extrazellulären Kaliumkonzentrationen war es, einen möglichen Effekt auf die RMP und dadurch eine mögliche Grundlage für verminderte Kontraktiliät des Uterus unter hypokaliämischen Bedingungen zu ermitteln.

Da die Kaliumkonzentration in den glatten Muskelzellen des Uterus intrazellulär wesentlich höher als extrazellulär ist (Jung, 1959b) und die Höhe des RMP von der

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Verteilung der Elektrolyte abhängig ist (Ledermair, 1959), war zu erwarten, dass veränderte Kaliumkonzentrationen im Extrazellularraum zu Veränderungen der RMP führen. In verschiedenen Studien ist bei erhöhter extrazellulärer Kaliumkonzentration eine Doplarisation des RMP gezeigt worden, kaliumfreie Zustände führten dahingegen zu einer Hyperpolarisation des RMP (Abe, 1971; Bulbring et al., 1968;

Goto und Csapo, 1959; Jung, 1959a; Kleinhaus und Kao, 1969). Die eigenen Untersuchungen zeigten einen Unterschied in der Reaktion auf Kalium in Zellen mit Potentialschwankungen und in Zellen ohne Potentialschwankungen (Tab.11). Bei Zellen mit Potentialschwankungen wurden die bei extrazellulär niedrigen Kaliumkonzentrationen gemessenen RMP signifikant negativer. Diese Ergebnisse lassen weiterhin darauf schließen, dass es sich bei diesen beiden Gruppen um unterschiedliche Zellpopulationen handelte. Die unterschiedliche Ansprechbarkeit auf Kalium könnte in einer unterschiedlichen Verteilung von Kaliumkanälen in diesen beiden Populationen begründet liegen. Darüber hinaus könnten trächtigkeitsbedingte Veränderungen an diesen Kanälen eine unterschiedliche Reaktion im Trächtigkeitsverlauf erklären. In der Trächtigkeit unterliegt die Funktion der Kaliumkanäle hormonell gesteuerten Schwankungen, um eine Aufrechterhaltung der Trächtigkeit zu gewährleisten (Brainard et al., 2007). Der als wichtig beschriebene maxiK-channel (Khan et al., 2001) wurde ebenfalls im Uterus von Büffeln nachgewiesen (Choudhury et al., 2011). Neben den maxiK-channels wurde im humanen Myometrium auch die Expression von KATP-Kanälen beschrieben, deren unterschiedliche Expression in der Trächtigkeit wahrscheinlich die Wehentätigkeit beeinflusst (Xu et al., 2011). Außer diesen funktionellen Unterschieden ist auch zu bedenken, dass der Kaliumgehalt des Uterus (mMol/kg Feuchtgewicht) in einzelnen Spezies trächtigkeitsbedingte Unterschiede aufweist (Ledermair, 1959).

Jung zeigte bei Ratten, die sich 2 bis 5 Tage vor der Geburt befanden, einen eindeutigen Effekt unterschiedlicher extrazellulärer Kaliumkonzentrationen. Bei einer Kaliumkonzentration von 5,0mmol/L KCl, die dem physiologischen Kaliumgehalt der Ratten im Plasma entspricht (Jung, 1959a), waren die RMP mit einem Mittel von -49,1mV am negativsten. Bei Verminderung der Konzentration auf 2,5mmol/L KCl, oder bei stufenweiser Erhöhung auf 10; 20; 40 oder 80mmol/L KCl kam es jeweils zu einem Anstieg des RMP (Tab.1). Außerdem beobachtete er ein Abnehmen der Spike-Amplituden bei ansteigendem RMP (Jung, 1959a). Die resultierenden

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Wehenfrequenzen wurden ebenfalls erfasst und zeigten ein Minimum bei 5,0 mmol/L KCl. In Vergleichsversuchen mit nicht trächtigen Ratten zeigten sich ähnliche Muster in Bezug auf veränderte Kaliumkonzentrationen (Jung, 1959a).

Lodge und Sproat untersuchten das Verhalten des RMP bei steigenden Kaliumkonzentrationen und fanden in Übereinstimmung mit den Ergebnissen von Jung eine Depolarisation des RMP bei steigenden extrazellulären Kaliumkonzentrationen. (Lodge und Sproat, 1981). Bei einer Konzentration von 9,8mmol/L KCl stieg das RMP von -56mV um 7,3mV an, bei einer sehr hohen Konzentration von extrazellulärem Kalium von 120mmol/L kam es zu einem Anstieg um 39,6mV (Lodge und Sproat, 1981). Gleichzeitig nahmen die Kontraktionsfrequenzen mit steigenden Kaliumkonzentrationen zu. Bei den Versuchen wurde jedoch kein Einfluss von veränderten Kaliumkonzentrationen auf Schrittmacheraktivitäten beobachtet (Lodge und Sproat, 1981). Die kaliumbedingten Veränderungen des RMP scheinen dabei auch trächtigkeitsabhängig zu sein: Bei trächtigen Tieren kam es zu einer stärkeren Depolarisation des RMP als bei juvenilen (Bulbring et al., 1968).

In Geweben des Gastrointestinaltraktes wurden ähnliche Kaliumeffekte beobachtet.

Hirst et al. stellten für den Magen des Meerschweinchens eine Depolarisation des RMP um 8-15mV bei erhöhten Kaliumkonzentrationen von 13mmol/L KCl fest (Hirst et al., 2008).

Diese vorgenannten Studien zeigen die eindrücklichsten Effekte bei sehr hohen, physiologisch im Organismus nicht realistisch vorkommenden Kaliumkonzentrationen (vergleiche Kap.4.12). Die eigenen Untersuchungen befassten sich mit feineren Unterschieden, um den Bereich der klinisch zu erwartenden Kaliumeffekte beschreiben zu können. Bei erhöhten Kaliumkonzentrationen von 10mmol/L KCl konnte jedoch kein Effekt erfasst werden. Das Verhalten des RMP bei niedrigen extrazellulären Kaliumkonzentrationen steht ebenfalls im Gegensatz zu den Ergebnissen von Jung, da in der vorliegenden Studie bei den Zellen mit Schwankungen in der fortgeschrittenen Trächtigkeit eine Hyper- anstatt einer Depolarisation beobachtet wurde, passt aber zu den Befunden von Abe, wo eine kaliumfreie Lösung ebenfalls zu einer Hyperpolarisation führte (Abe, 1971).

Kleinhaus und Kao ermittelten dahingegen keinen signifikanten Einfluss einer

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kaliumfreien Lösung auf das RMP bei trächtigen Kaninchen (Kleinhaus und Kao, 1969). Bei in vitro-Versuchen mit bovinem Myometrium, das in Organbädern mit unterschiedlichen Kaliumkonzentrationen inkubiert wurde, waren bei den Kontraktionsfrequenzen und Kontraktionsamplituden ebenfalls sehr große Streuungen zu beobachten, die scheinbar nicht durch Kalium beeinflusst wurden (Martina Münch, Hannover, persönliche Kommunikation, unveröffentlicht).

Aufgrund der hohen Streuung der Ergebnisse sind gegebenenfalls einige Effekte verdeckt worden. Auffällig waren auch die RMP bei einer Kaliumkonzentration von 2,5mmol/L KCl, die sich bei den Zellen mit Potentialschwankungen von den anderen Werten absetzten. Möglicherweise entsprechen diese Werte dem Scheitelpunkt, den Jung bei einem Kaliumgehalt von 5,0mmol/L KCl gemessen hat (Jung, 1959a), Andererseits bleibt zu vermuten, dass dieser Effekt vielleicht durch die unterschiedlichen Datenmengen hervorgerufen wurde. Durch die Verwendung von Daten verschiedener Versuchsprotokolle, war die Anzahl an Zellen, die mit einer Kaliumkonzentration von 2,5mmol/L KCl behandelt wurden, zum Teil viel geringer als die der anderen Gruppen, so dass hier Ausreißer eventuell stärker ins Gewicht gefallen sind. Methodisch lässt sich weiterhin spekulieren, dass es lokal zu massivem Kaliumausstrom aus zerstörten Zellen gekommen sein könnte (Kap.8.1.1) und die Kaliumkonzentration in der Messanordnung dadurch verfälscht worden sein könnte.