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Einleitung 8
In vitro und in vivo Studien lieferten gute Hinweise darauf, dass der intrazelluläre
pH zumindest bei ventrolateralen und auch anderen Hirnstammneuronen das
adäquate Signal ist, um respiratorische Antworten hervorzurufen (Ritucci et al.
1998, Wiemann et al. 1999, Wiemann et al. 2000, Nattie et al. 2002) . Damit steht
unter anderem der Befund im Einklang, dass Neurone der ventrolateralen Medulla
oblongata, die als besonders chemosensible Region gilt, keine pHi-Regulation bei
hyperkapnischer Azidose zeigen (Wiemann et al. 1998).
Putnam et al. (2004) kamen bei Untersuchungen an Locus coeruleus Neuronen zu
dem Schluss, dass eine Änderung des pHi zwar eine wesentliche, aber nicht die
einzige Determinante der Chemosensitivität ist. So ist die pHi -Regulation ein
wichtiger Faktor, der das Entladungsverhalten chemosensitiver Neurone steuert.
Neurone im ZNS regulieren ihren pHi mit Hilfe von Transportproteinen in der
Zellmembran. Wie bei anderen Zellen sind dies Natrium-Protonen-Austauscher
sowie verschiedene Bikarbonat-Transporter (Yun et al. 1995, Pedersen et al.
1998). Die Bikarbonat-Transporter-Familie (Genfamilie SLC4) umfasst Na + -
unabhängige Cl - /HCO3 - Austauscher, Na + -gekoppelte Cl - /HCO3 - Austauscher und
Na + , HCO3 - Kotransporter (Taylor et al. 2006). Säureextrusoren sind oft
gemeinsam, wenngleich in unterschiedlichem Ausmaß, an der pHi-Regulation
beteiligt (Bevensee et al. 1998).
Natrium-Wasserstoff-Austauscher NHEs (Genfamilie SLC9) tauschen
intrazelluläre Protonen gegen extrazelluläre Natriumionen (Na + ), die dem einwärts
gerichteten elektrochemischen Gradienten folgen (Wakabayashi et al. 1997).
Einige NHEs scheinen konstitutiv aktiviert zu sein (z.B. NHE3 in proximalen
Tubuluszellen der Niere) oder werden bei einem pHi–Abfall aktiv. Veränderungen
des pHi führen zu Änderungen des funktionellen Zustandes der Zelle (Grinstein et
al. 1989) und werden häufig durch eine Aktivierung des NHE angestoßen
(Hoffmann und Simonsen 1989). Na + /H + -Austausch schützt Zellen zudem vor
intrazellulärer Übersäuerung (Wakabayashi et al. 1992). In chemosensitiven
Zellen der Medulla oblongata beruht die Regulation des pHi zumindest teilweise
auf dem NHE3 (Wiemann et al. 1999), welcher durch einen Abfall des pHe
gehemmt wird (Nottingham et al. 2001).
Andere Säuretransporter, wie z.B. der Na + -abhängige Cl - /HCO3 - Austauscher,
scheinen in ventrolateralen medullären Neuronen eine untergeordnete Rolle zu