Förderkennzeichen 01GM1105

Was sind Ionenkanalerkrankungen?

Ionenkanalerkrankungen sind eine heterogene Gruppe von seltenen Erbkrankheiten. Sie sind klinisch durch ein episodisches Auftreten von für die jeweilige Erkrankung typischen Funktionsstörungen der Skelett- oder Herzmuskulatur, des Zentralnervensystems oder selten anderer Gewebe gekennzeichnet. Während eines Anfalls kommt es meist zu einer unwillkürlich auftretenden erhöhten bzw. verminderten Erregbarkeit des betroffenen Gewebes, die sich in Herzrhythmusstörungen, Muskelsteifigkeit, Lähmungen, Ataxie, Migräne oder epileptischen Anfällen äußern können.

Bekannte Beispiele bisher identifizierter Ionenkanalerkrankungen sind Skelettmuskelerkrankungen (die Myotonien und periodischen Paralysen sowie die maligne Hyperthermie), zentralnervöse Erregungsstörungen (die episodischen Ataxien, die familiäre hemiplegische Migräne sowie drei Formen dominant erblicher Epilepsien) und kardiale Arrhythmien (die Long-QT-Syndrome und das idiopathische Kammerflimmern).

Häufig lassen sich die Symptome durch bestimmte Trigger provozieren, wie zum Beispiel durch körperliche Anstrengung oder Aufnahme von kohlenhydratreicher Nahrung. Im anfallsfreien Intervall sind die Patienten oft unauffällig. Bei einigen Erkrankungen kann sich jedoch im Verlauf eine Degeneration des betroffenen Gewebes entwickeln, was zum Beispiel zu langsam progredienten Muskelatrophien, Ataxie oder Nystagmus führt. Hinweis für das Vorliegen einer solchen Erkrankung ist neben der geschilderten Symptomatik eine positive Familienanamnese.

Charakteristika von Ionenkanalerkrankungen sind:
  • Meist Erregungsstörungen von Nerven- oder Muskelzellen
  • Attacken- oder episodenförmiges Auftreten
  • Häufig anfallsprovozierende Trigger
  • Zwischen den Anfällen häufig unauffälliger Befund
  • Positive Familienanamnese

Ursachen für die Erkrankungen sind Mutationen in Genen, die für verschiedene, gewebespezifische Ionenkanäle kodieren. Ionenkanäle sind membranständige Proteine, die selektive Poren für Na+-, K+-, Cl-- oder Ca2+-Ionen bilden und die Grundlage der elektrischen Erregbarkeit von Nerven- und Muskelzellen darstellen. Sie vermitteln über die Umwandlung von Sinnesreizen in Rezeptorpotenziale die Kommunikation mit der Umwelt und leiten Nachrichten innerhalb des Körpers weiter.
An Effektororganen wie dem Herz- oder Skelettmuskel setzen sie das elektrische Signal, das Aktionspotenzial, in eine mechanische Muskelkontraktion um. Es erfordert eine präzise Steuerung des Schaltverhaltens, das heißt des Öffnens und Schließens von Ionenkanälen, um den korrekten Ablauf solcher Vorgänge zu garantieren. Aufgrund dieser fundamentalen Bedeutung von Ionenkanälen ist zu erwarten, dass Mutationen in Kanalproteinen zu pathologischen Störungen der elektrophysiologischen Erregbarkeit führen. Es mag erstaunen, dass Patienten mit Mutationen in hochkonservierten und funktionell bedeutsamen Regionen eines so spezifischen Proteins, wie zum Beispiel dem muskulären, spannungsgesteuerten Natriumkanal, überhaupt lebensfähig sind. Die messbaren Veränderungen im Schaltverhalten des Natriumkanals sind dementsprechend klein. Über lange Zeit kann die durch eine Mutation hervorgerufene, geringfügige Störung durch gegenregulatorische Mechanismen kompensiert werden – wie im Fall der Natriumkanalerkrankungen ein vermehrter Natriumeinstrom durch die Na/K-ATPase ausgeglichen werden kann. Erst wenn ein zusätzlicher Faktor hinzutritt, zum Beispiel eine Membrandepolarisation durch einen Kaliumanstieg im Serum nach Muskelarbeit (Trigger!), gerät das System aus dem Gleichgewicht und die Störung wird klinisch manifest.

Siehe auch: Dt Ärztebl 2000; 97: A-1826–1831[Heft 26]

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