Calciumkanälen

Calciumkanäle sind Ionenkanäle in Zellmembranen und in bestimmten intrazellulären Membranen, die den Durchtritt von Ca2+-Ionen ermöglichen. Sie sind selektiv für Calcium und vermitteln Kalziumsignale, die als zweiter Botenstoff vielfältige zelluläre Prozesse steuern. Durch Öffnen oder Schließen der Kanäle verändern sie die intrazelluläre Ca2+-Konzentration und beeinflussen elektrische Signale, Sekretion, Muskelkontraktion und Genexpression.

Zu den wichtigsten Unterformen gehören die spannungsabhängigen Calciumkanäle (VGCCs) mit den Subtypen L, N, P/Q, R und T. Die pore-formende Alpha1-Untereinheit bestimmt Leitfähigkeit und Pharmakologie; Beta-, Alpha2/delta- und Gamma-Untereinheiten regulieren Zustandsverläufe. Daneben gibt es ligandengesteuerte Calciumkanäle sowie Store-Operated Calcium Entry (SOCE) durch Orai-Proteine, die Ca2+ nach Depletion wieder auffüllen.

Calciumkanäle spielen zentrale Rollen in Nervenzellen, Herz- und glatten Muskeln sowie in endokrinen Zellen. In Neuronen liefern sie Calcium für Neurotransmitterfreisetzung an Synapsen; in der Herzmuskulatur initiieren sie Kontraktionen, oft durch Calcium-induzierte Calciumfreisetzung (CICR) aus dem sarkoplasmatischen Retikulum; in glatten Muskeln steuern sie Vasokonstriktion; in sekretorischen Zellen beeinflussen sie Hormon- und Neurotransmittersignale sowie Genexpression.

Pharmakologisch sind verschiedene Untertypen unterschiedlich ansprechbar: L-Typ-Kanäle werden durch Dihydropyridine blockiert, Verapamil wirkt auf weitere Untertypen und Diltiazem bevorzugt auf L-Typen. Toxine wie ω-Conotoxine oder ω-Agatoxine blockieren spezifische Kanäle. Störungen der Calciumkanäle sind mit Hypertonie, Rhythmusstörungen, neuropathischen Schmerzen und einigen neurologischen Erkrankungen assoziiert.