Natriumkanäle

Natriumkanäle sind spannungsabhängige Ionenkanäle, die Natriumionen durchlassen und eine zentrale Rolle bei der Entstehung und Ausbreitung von Aktionspotentialen in nervösen und muskulären Zellen spielen. Sie reagieren empfindlich auf Depolarisation der Membran und erzeugen den schnellen Anstieg des Membranpotenzials, der das Aktionspotential auslöst und weiterleitet.

Der fundamentale Aufbau besteht aus einer α-Untereinheit, die aus vier wiederholten Domänen (I–IV) besteht, von denen jede sechs Transmembransegmente hat (S1–S6). S4 fungiert als Spannungssensor. Die Porenbildung erfolgt durch die P-Schleifen und eine Selektivitätsfilter-Struktur, die das Tor Na+ durchaus selektiv durchlässt. Die Inaktivierung erfolgt rasch nach der Öffnung durch eine Inaktivierungsschleife zwischen den Domänen III und IV, wodurch der Kanal zeitweise geschlossen wird, bevor die Reaktivierung möglich ist.

Es gibt mehrere Natriumkanäle (Nav1.1 bis Nav1.9) in verschiedenen Geweben; sie unterscheiden sich in Lokalisierung, Öffnungs- und Inaktivierungseigenschaften und tragen zu spezifischen Funktionen bei, z. B. in Neuronen, Herzkammern oder Schmerzleitungen. Pharmakologisch sind Natriumkanäle Ziel von Tetrodotoxin, bestimmten Lokalanästhetika sowie verschiedenen Neurotoxinen, die Kanalaktivität modulieren oder blockieren.

Klinisch wichtig sind Kanalopathien durch Mutationen der Nav-Genen, etwa SCN1A (Epilepsieformen), SCN5A (Herzrhythmusstörungen) oder andere Neuropathien, die Empfindlichkeit, Reizweiterleitung oder Refraktion beeinflussen. In der Neurophysiologie tragen Natriumkanäle wesentlich zur schnellen Depolarisierung von Axonen und zur saltatorischen Weiterleitung in markhaltigen Nervenfasern bei. Evolutionär existieren einfachere bakterielle Na+-Kanäle im Vergleich zu den komplexeren eukaryotischen Kanälen.