Wie Stress die Muskeln unkontrollierbar macht

In seltenen Fällen treten zusätzlich Herzrhythmusstörungen oder Ohnmachtsanfälle auf, im schlimmsten Fall kann es zum plötzlichen Herztod kommen. Wie Stress diese Störungen auslöst, haben Bochumer Forscher in einer internationalen Zusammenarbeit nun auf zellulär-molekularer Ebene untersucht. Ihre Erkenntnisse über das Zusammenspiel des Stresshormons Cortisol mit mutierten Ionenkanälen der Muskelzellen könnten Wege zu besseren Therapien und neuen Wirkstoffen aufzeigen.

Die Muskelanspannung im Skelettmuskel und im Herzen wird durch ein fein abgestimmtes Zusammenspiel elektrischer Signale kontrolliert. Diese Signale werden durch verschiedene Typen von Ionenkanälen in den Wänden der Muskelzellen vermittelt. Funktioniert einer der Ionenkanäle nicht richtig, wird der Skelettmuskel unkontrollierbar, und der Herzmuskel kommt aus dem Takt.

Eine bestimmte Form dieser Muskelstörungen können wiederkehrende Muskellähmungen, die periodischen Paralysen, und potenziell tödliche Herzrhythmusstörungen – die Torsade de pointes-Arrhythmien – hervorrufen. Ursache dieser Störungen sind Mutationen in den Kir2-Kaliumkanälen. Diese Kanäle sorgen für die elektrische Stabilität der Muskelzellen. Sind sie defekt, kann die Erregbarkeit der Muskelzellen nicht ausreichend kontrolliert werden. Patienten mit einem erblichen Defekt im Kir2-Kanal neigen zu wiederkehrenden anfallartigen Muskellähmungen und Herzrhythmusstörungen, die zu Blutdruckabfall und plötzlichem Herztod führen können. Stress oder die systemische Gabe des Stresshormons Cortisol können bei diesen Patienten die muskulären Paralysen auslösen.

Die Bochumer Forscher konnten zeigen, dass der Kir2-Kanal bei Gesunden durch das Stresshormon Cortisol stimuliert wird. Cortisol aktiviert in Muskelzellen eine Signalkaskade, die mehr Kir2-Kanäle aus Speichern innerhalb der Muskelzelle an die Zelloberfläche, die Plasmamembran, transportiert, wo sie ihre Funktion entfalten können. Für ihre aktuelle Arbeit schleusten die Forscher gesunde und mutierte Ionenkanäle in Froscheier und kultivierte Zellen ein. Etwa die Hälfte der mutierten Kir2-Kanäle reagierte völlig anders auf Cortisol als die Kanäle von gesunden Personen. Die mutierten Kanäle interagieren nicht korrekt mit bestimmten Membrananteilen und gelangen dadurch nicht wie die gesunden Kanäle in die richtigen intrazellulären Speicher. Deshalb kann das Enzym SGK1 den Transport dieser mutierten Kir2-Kanäle in die Plasmamembran nicht mehr korrekt stimulieren. Als Folge werden weniger Kanäle in die Plasmamembran eingebaut, so dass ihre Aktivität an der Oberfläche der Muskelzelle abnimmt.

Literatur: Seebohm, G., et al.: The FASEB Journal –Research Communication 2011, Online-Vorabpublikation doi: 10.1096/fj.11-189126.