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Astrid Weyermann

• Im Herzen kommen ATP-sensitive Kalium-Kanäle (KATP-Kanäle) in drei verschiedenen Strukturen vor: in der sarkolemmalen Zellmembran der Myozyten, in den glatten Muskelzellen der Koronargefäße und in der inneren Mitochondrienmembran von Herzmuskelzellen. Charakterisierung von Inhibitoren des sarkolemmalen KATP-Kanals: Die Aktivierung von sarkolemmalen KATP-Kanälen unter Ischämie führt durch die Erhöhung der K+-Permeabilität zu einer Verkürzung der Aktionspotentialdauer und somit zu einer Heterogenität der Aktionspotentialdauer zwischen normoxischen und ischämischen Gebieten, wodurch kreisende elektrische Erregungen und somit Kammerflimmern entstehen können. Daher stellen Inhibitoren des sarkolemmalen KATP-Kanals ein neues therapeutisches Prinzip gegen den plötzlichen Herztod dar. Diese Inhibitoren sollen möglichst selektiv sein und weder den pankreatischen KATP-Kanal beeinflussen noch die oben beschriebenen KATP-Kanäle in glatten Gefäßmuskelzellen und in Mitochondrien. In dieser Arbeit wurde das Modell des isolierten, perfundierten Herzens nach Langendorff so optimiert, dass Inhibitoren des sarkolemmalen KATP-Kanals unter ischämischen Bedingungen untersucht werden konnten. Hierzu wurden durch eine Verminderung des Koronarflusses und des Sauerstoffs ischämische Bedingungen geschaffen, die zur Verkürzung der Dauer des monophasischen Aktionspotentials (MAPD) führten. In Gegenwart von Inhibitoren des sarkolemmalen KATP-Kanals war diese MAPD-Verkürzung reduziert. Außerdem wurde der Koronarfluss in separaten Experimenten durch Hypoxie erhöht (Vasodilatation). Es wurde untersucht, ob die Inhibitoren des sarkolemmalen KATP-Kanals als Nebenwirkung den Koronarfluss beeinträchtigen. Ausgehend vom bereits therapeutisch eingesetzten Antidiabetikum Glibenclamid wurden verschiedene Strukturvarianten untersucht, um eine Selektivität für sarkolemmale KATP-Kanäle des Myokards zu finden. Die wichtigsten Struktur-Wirkungs-Beziehungen sind folgende: · Der Sulfonylharnstoff Glibenclamid sowie die Benzoesäurederivate Meglitinid und Repaglinid sind unselektive Hemmstoffe der sarkolemmalen und vaskulären KATP-Kanäle. · Eine Schwefelsubstitution im Sulfonylharnstoff zum Sulfonylthioharnstoff (S 94 1638 und HMR 1098) bewirkt eine Verstärkung der Aktivität auf den sarkolemmalen KATP-Kanal sowie eine Verringerung der Effektivität auf den Koronarfluss. · Die meta- statt para-Positionierung der Sulfonylthioharnstoffgruppe führt ohne Beeinflussung des Gefäßtonus zu einer weiteren Verbesserung des Wirkprofils mit einer guten Wirksamkeit auf die ischämische Aktionspotentialverkürzung (HMR 1402 und HMR 1098). · Substitution der Benzamidfunktion von HMR 1402 durch eine Zimtsäuregruppe (S 0000 405) bewirkt eine zur Verringerung der Selektivität. Dies zeigt, dass neben der Sulfonylthioharnstoffgruppe auch die Benzamidfunktion die selektive Wirkung auf sarkolemmale KATP-Kanäle im Herzen beeinflusst. Untersuchung von Aktivatoren des mitochondrialen KATP-Kanals: Öffner des mitochondrialen KATP-Kanals können den endogenen Schutzmechanismus der ischämischen Präkonditionierung nachahmen. Um den neuen mitochondrialen KATP-Öffner S1526 zu untersuchen, wurde an isolierten, perfundierten Rattenherzen eine Globalischämie mit Reperfusion durchgeführt und die Infarktgröße bestimmt. Es konnte nachgewiesen werden, dass Vorbehandlung mit S1526 zu einer signifikanten Reduktion der Infarktgröße führt. Diese Protektion wurde durch den mitochondrialen KATP-Kanalblocker Natrium-5-hydroxydecanoat, nicht aber durch den selektiven sarkolemmalen KATP-Kanal-Blocker HMR 1098 aufgehoben. S1526 hat gegenüber Diazoxid, einem bekannten Öffner des mitochondrialen KATP-Kanals, den Vorteil einer nur geringfügigen Beeinflussung vaskulärer KATP-Kanäle. Daher könnte S1526 als Ausgangspunkt für eine Entwicklung von Arzneistoffen, die eine Verringerung von Ischämieschäden im Herzen bewirken, betrachtet werden.