Wissenschaftler der Case Western Reserve University enthüllen, wie Magnesium auf Ionenkanäle wirkt, die für die Blutdruckregulierung wichtig sind
CLEVELAND – Forscher der Case Western Reserve University berichten in der Ausgabe vom 22. August von Nature, wie Magnesium mikroskopisch kleine Ionenkanäle in der Zellmembran aktiviert. Diese speziellen Ionenkanäle sind wichtig für die Kontrolle des Blutdrucks. Wissenschaftler, so die Forscher, können diese neue Erkenntnis bei der Suche nach der Antwort nutzen, wie Magnesium hilft, den Blutdruck zu senken und auch Herzinsuffizienz und Schlaganfall zu behandeln.
Kalziumaktivierte Kaliumkanäle sind laut den Forschern wichtige mikroskopische Wege in der Zellmembran, die die glatte Muskulatur in einem Blutgefäß entspannen. Sie modifizieren auch elektrische Impulse, die in Nervenzellen im gesamten Gehirn wandern.
„Forschung dieser Art kann helfen zu verstehen, warum einige Therapien wie Magnesiumpräparate wichtig für die Prävention und Behandlung von Bluthochdruck oder Herzinsuffizienz sind“, sagte Jianmin Cui, der leitende Forscher und Assistenzprofessor in der Abteilung für Biomedizintechnik an der CWRU. „Zusammen mit einigen anderen Gruppen haben wir entdeckt, dass sich diese Kanäle öffnen, wenn Magnesium auf kalziumaktivierte Kaliumkanäle angewendet wird. Wir wissen aus der Literatur, dass die Öffnung dieser Kanäle den Blutdruck senken kann.“
Der Nature-Artikel („Mechanismus der Magnesiumaktivierung von kalziumaktivierten Kaliumkanälen“) wurde von Jianmin Cui, dem Hauptforscher, verfasst, der von Jingyi Shi, leitendem Forscher in der Abteilung für Biomedizintechnik; Gayathri Krishnamoorty und Lei Hu, Doktoranden in der Abteilung für Biomedizintechnik; und Neha Chaturvedi und Dina Harilal, Bachelor-Studenten, unterstützt wurde. Das Team arbeitet mit Yanwu Yang und Jun Qin, Strukturbiologen an der Cleveland Clinic Foundation, zusammen. Die Forschung wird durch einen Zuschuss von 1 Million Dollar vom National Institutes of Health, Heart, Lung and Blood Institute, unterstützt.
„Der Abschluss der ersten Phase des Projekts ist auf die Kombination modernster bioelektrischer Einrichtungen und fortgeschrittener strukturbiologischer Ergebnisse zurückzuführen“, sagte Cui. „Die Zusammenarbeit zwischen der Abteilung für Biomedizintechnik und der Cleveland Clinic Foundation war entscheidend.“
Die CWRU-Forscher verwendeten geklonte Ionenkanal-DNA, um die Ionenkanäle in Froscheiern zu exprimieren. Die Ionenkanäle sind Proteine, die aus verschiedenen Aminosäuren bestehen; die Forscher mutierten einige dieser Aminosäuren und zeichneten die funktionellen Veränderungen auf, die sich aus den Mutationen ergaben.
Hypertonie, erklärte Cui, resultiert aus der Kontraktion von Blutgefäßen, was zu einem Anstieg des Blutdrucks führt. „Der Durchmesser der Blutgefäße wird von den glatten Muskelzellen um sie herum kontrolliert“, sagte er. „Wenn Magnesium diese Kaliumkanäle erreicht, öffnen sich die Kanäle, wodurch sich die Blutgefäße erweitern und somit der Bluthochdruck reduziert wird.“
Laut der National Health and Nutrition Examination Survey, die zwischen 1988 und 1994 vom National High Blood Pressure Education Program durchgeführt wurde, litten schätzungsweise 42,3 Millionen Menschen in den USA an Bluthochdruck. Ärzten hatten zusätzlich 7,7 Millionen bei zwei oder mehr Gelegenheiten mitgeteilt, dass sie Bluthochdruck hatten, was insgesamt 50 Millionen Hypertoniker ergibt.
„Unsere Forschung ist Grundlagenforschung, wir hoffen jedoch, dass die Ergebnisse dazu beitragen können, zu erklären, warum einige Behandlungen wirken würden, und eine Begründung für die Entwicklung neuer Medikamente gegen Bluthochdruck liefern“, sagte Cui.
