Na-K-Cl Cotransport in mit Nystatin behandelten Trachealzellen: Regulation durch Isoproterenol, apikales UTP und Cli

Die Chloridsekretion in Epithelien der Atemwege von Säugetieren wird durch beta-adrenerge Agonisten über einen durch Adenosin-3',5'-zyklisches Monophosphat (cAMP) abhängigen Mechanismus und durch apikale Triphosphatnukleotide (ATP, UTP) über einen cAMP-unabhängigen Mechanismus stimuliert. Beide Arten von Sekretagoisten sind bekannt dafür, apikale Cl-Kanäle in Atemwegzellen zu stimulieren; um jedoch eine angeregte Sekretionsrate aufrechtzuerhalten, muss der basolaterale Cl-Einstrom über Na-K-Cl Cotransport parallel zum apikalen Cl-Ausstrom hochreguliert werden. Um die Regulation der basolateralen Cotransportaktivität und deren Beziehung zum apikalen Cl-Ausstrom zu untersuchen, haben wir den Cl-Transport in konfluente primäre Kulturen von Trachealepithelzellen von Hunden, die mit Nystatin behandelt wurden, untersucht, einem Antibiotikum, das die Permeabilität von Plasmamembranen für kleine monovalente Ionen, einschließlich Cl, erhöht. Durch die Anwendung von Nystatin auf die apikale Membran dieser Kulturen konnte die apikale Cl-Permeabilität so weit erhöht werden, dass der transepitheliale Cl-Transport durch den Transport über die basolaterale Membran begrenzt wurde, was hauptsächlich die Aktivität des Cotransporters widerspiegelt. In Kulturen von Trachealzellen, die nicht mit Nystatin behandelt wurden, wurde der transepitheliale (basolateral zu apikal) 36Cl-Fluss durch die Exposition gegenüber Isoproterenol (5 µM, basolateral) oder apikalem UTP (10 µM) um das Zwei- bis Dreifache erhöht. Die apikale Anwendung von Nystatin (400 Einheiten/ml) erhöhte das basale Niveau des transepithelialen 36Cl-Flusses um etwa das 1,5-fache und beseitigte die UTP-Stimulation dieses Flusses, obwohl eine etwa zweifache Stimulation durch Isoproterenol bestehen blieb. Die Nystatinbehandlung hob auch die UTP-Stimulation der sättigbaren, basolateralen 3H-Bumetanid-Bindung auf, ein Maß für funktionierende Na-K-Cl-Cotransporter in diesen Zellen; die Isoproterenol-Stimulation der Bindung wurde durch die Nystatinbehandlung nur mild gehemmt. Die Senkung der intrazellulären Cl-Konzentration (Cli) durch Inkubation der Kulturen mit apikalen Medien, die Nystatin und reduziertes Cl (NO3-Ersatz) enthielten, erhöhte sowohl den basolateralen zu apikalen 36Cl-Fluss als auch die 3H-Bumetanid-Bindung in Abwesenheit von Sekretagoisten oder Zellschrumpfung. Die Ergebnisse unterstützen unsere frühere Annahme, die ausschließlich auf der 3H-Bumetanid-Bindung basiert, dass die UTP-Stimulation des basolateralen Na-K-Cl-Cotransports in Atemepithelzellen vollständig sekundär ist und einen Anstieg des apikalen Cl-Ausstroms erfordert. Darüber hinaus scheint eine durch Isoproterenol initiierte cAMP-abhängige Kaskade den Cotransporter direkt zu stimulieren.