Signalkaskaden und Steuermechanismen in den Speicheldrüsen von Dipteren

Signalling pathways and control mechanisms in the salivary glands of Diptera

Kurzfassung auf Deutsch

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Frage, ob und wie sich der Ca²⁺-Signalweg und der cAMP-Signalweg in der Speicheldrüse der Diptere Calliphora vicina beeinflussen. Substanzen wie 5-Fluoro-α-Methyltryptamin und Histamin wurden in früheren Arbei-ten als Agonisten genutzt, um in den Speicheldrüsen von C. vicina selektiv den cAMP-Signalweg (getrennt vom IP₃/Ca²⁺-Signalweg) zu aktivieren. Es zeigte sich in transepithelialen Potentialmessungen und mikrofluorometrischen Ca²⁺-Untersuchungen, dass beide Substanzen sowohl den cAMP-Weg als auch den Ca²⁺-Signalweg aktivierten. Die physiologischen Ursachen der Histamin-induzierten Ca²⁺-Erhöhung wurden genauer untersucht.

Zusammengefasst zeigten diese Untersuchungen, dass Histamin wie 5-HT den cAMP-Weg und die Phosphoinositidkaskade aktivierte. Im Gegensatz zu den 5-HT-induzierten Ca²⁺-Oszillationen, welche durch interzelluläre Ca²⁺-Wellen synchronisiert werden, verursachte Histamin bei niedrigen Konzentrationen lokale Ca²⁺-Oszillationen in einzelnen Zellen (keine Wellen). Bei höheren Histamin-Konzentrationen war eine anhaltende Ca²⁺-Erhöhung oder ein synchrones Ca²⁺-beating in der gesamten Drüse zu beobachten.

Des Weiteren wurde die Frage untersucht, ob eine Erhöhung der intrazellulären cAMP-Konzentration den IP₃ Ca²⁺-Signalweg in den Epithelzellen der Speicheldrüse beeinflussen kann. Es zeigte sich, dass cAMP den durch schwellennahe 5-HT-Konzentrationen induzierten Ca²⁺-Anstieg verstärkte. Diese Verstärkung wurde durch eine PKA-vermittelte Sensitivierung des IP₃-Rezeptor/Ca²⁺-Kanals für IP₃ verursacht. Immunzytochemische Untersuchungen deuten dar-auf hin, dass die Proteinkinase A eng mit dem IP₃-Rezeptor/Ca²⁺-Kanal assoziiert ist. Diese Messungen zeigen erstmals, dass auch bei Invertebraten der Botenstoff cAMP, PKA-vermittelt, den IP₃-Rezeptor/Ca²⁺-Kanal des ER für IP₃ sensitiviert.

Kurzfassung auf Englisch

Functional crosstalk between cAMP-pathway and IP₃/Ca²⁺-pathway was investigated in the salivary glands of the blowfly, Calliphora vicina. Histamine and 5-alpha-methyltryptamine were used in an attempt to activate the cAMP-pathway selectively, as suggested previously. By using transepithelial potential-measurements and microfluorometric Ca²⁺-imaging it was demonstrated that both substances activate the cAMP- and the IP₃/Ca²⁺-pathway. The physiological effects of histamine were investigated in detail. These experiments show that histamine causes an intracellular Ca²⁺-elevation that, in some preparations exhibits oscillations with concentration-dependent frequencies. In contrast to 5-HT induced intracellular Ca²⁺-oscillations and propagating intercellular Ca²⁺-waves histamine produces local Ca²⁺-oscillations in single cells or synchronous Ca²⁺-beating in the whole gland.

In addition the effects of increasing cAMP on the IP₃/Ca²⁺-pathway in the salivary glands of the blowfly were studied. It could be demonstrated that cAMP augments the 5-HT-induced Ca²⁺-increase in glands stimulated with low doses of 5-HT. This potentiation is the result of a PKA-mediated sensitisation of the IP₃-receptor/Ca²⁺-channel for IP₃. Results of immunocytochemical analyses show that the PKA is spatially associated with the ER.

These results show for the first time that in invertebrates as well as in vertebrates the second messenger cAMP sensitises the IP₃-receptor/Ca²⁺-channel for IP₃ by the action of a PKA.

SWD-Schlagwörter:		Speichel , Speicheldrüse , Insekten
Freie Schlagwörter (deutsch):		Calcium-Imaging , transepitheliales Potential , Signalkakaden , IP3 , cAMP , PKA , IP3-Rezeptor
Freie Schlagwörter (englisch):		salivary gland , blowfly , signalling pathways , IP3 , cyclic AMP , IP3-receptor
RVK - Regensburger Verbundklassifikation		WX 2951 , WE 5240 , WE 5320
Institut:		Institut für Biochemie und Biologie
Fakultät:		Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC-Sachgruppe:		Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart:		a Dissertation
Hauptberichter:		Walz, Bernd (Prof. Dr.)
Sprache:		Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung:		02.06.2006
Erstellungsjahr:		2006
Publikationsdatum:		04.08.2006