Kalziumkanäle

Kalziumkanäle sind Membranproteine, die den Einstrom von Kalziumionen (Ca2+) in Zellen ermöglichen. Sie öffnen sich als Reaktion auf Membranpotentialveränderungen oder Bindung von Signalmolekülen. Der Kalziumeinstrom dient als sekundärer Signalauslöser und beeinflusst Prozesse wie Muskelkontraktion, Neurotransmitterfreisetzung, Genexpression und Enzymaktivität.

Spannungsabhängige Kalziumkanäle (VGCCs) umfassen mehrere Unterfamilien: Cav1 (L-Typ), Cav2 (P/Q-, N- und R-Typ) und Cav3 (T-Typ). L-Typ-Kanäle spielen eine zentrale Rolle in Muskel- und Herzzellen und lösen dort Kontraktionen aus. N-, P-/Q-Typen dominieren in präsynaptischen Endknöpfchen und steuern die Freisetzung von Neurotransmittern. T-Typ-Kanäle aktivieren sich bei niedrigeren Membranpotentialen und tragen zu bestimmten Formen der neuronalen Erregung und Pacemaker-Discharge bei.

Der Kanal besteht aus der Alpha1-Untereinheit, die die funktionelle Pore bildet. Auxiliary-Untereinheiten wie Alpha2/Delta, Beta und Gamma regulieren die Trafficking, das Gate-Verhalten und die pharmakologische Regulation.

Ca2+-Einstrom über VGCCs dient als Trigger für Exozytose von Neurotransmittern an Synapsen und aktiviert Calcium-calmodulinabhängige Enzyme. In Herz- und Glatte Muskelzellen führt der Kalziumeinstrom zur Muskelkontraktion bzw. Kontraktionsinduktion. Calciumsignale beeinflussen Transkriptionspfade, enzymatische Aktivierung und Zellrhythmen.

Pharmakologie: L-Typ-Kanalblocker wie Dihydropyridine (Nifedipin) beeinflussen vaskulären Tonus und Blutdruck; Nicht-DHP-Verapamil und Diltiazem wirken auf Herzfunktion und Gefäße. Gabapentinoide wie Gabapentin und Pregabalin binden an die Alpha2/delta-Untereinheit und werden bei neuropathischen Schmerzen und bestimmter Epilepsie eingesetzt. Forschungen zu weiteren Blockern/Modulatoren laufen, z. B. für Schmerzbehandlung oder Neuromodulation.

Störungen der Kalziumkanäle (Kanalopathien) können verschiedene Symptome hervorrufen, darunter Migräne, Epilepsie, Ataxie oder Herzrhythmusstörungen. Timothy-Syndrom ist eine seltene genetische Störung aufgrund von CACNA1C-Mutationen, die multiple Systeme betrifft.