Phosphodiesterase Gendefekt Adrenalinbindung

sven999 · Anmeldungsdatum: 30.05.2016 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo zusammen,

Meine Frage betrifft die Glucosebereitstellung aus den Muskelzellen durch Adrenalin.
Sobald das cAMP aktiviert wurde, aktiviert dieses ja wiederum die Proteinkinasen A was letztlich zur Phosphorylierung von Proteinen der Muskelzellen und damit zum Glucosegewinn aus dem Glykogenabbau führt.
Das aktivierte cAMP führt durch deren Phosphorylierungsaktivität zu einer Verstärkung des eingehenden Signals führt.
Das Enzym Phosphodiesterase spaltet das cAMP zu AMP, wodurch das cAMP inaktiviert wird und die Glucosebereitstellung eingestellt wird.

Welche Folgen hätte es für diesen Mechanismus, wenn das Enzym, das cAMP zu AMP abbaut, nicht funktioniert?

Meine Ideen:
Meine Überlegung wäre: Würde dieses Enzym fehlen oder nicht funktionieren, würde cAMP aktiv bleiben, die cytolytische cAMP-Konzentration würde weiter ansteigen und immer weiter Proteinkinasen A aktivieren. Diese würden die Muskelzellen permanent phosphorylieren um aus den Glykogenabbau Glucose zu gewinnen. Der Blutzuckerspiegel würde ansteigen. die von cAMP verursachte Adrenalinausschüttung hält länger an- zusätzlich würden die Herzmuskelzellen verstärkt kontrahieren. Was letztlich zu einer erhöhten Herzfrequenz führt.

Wenn nun aber ausreichend Glucose vorhanden ist, würde dann das Adrenalin quasi automatisch nicht mehr binden, die Signalübertragung würde abgeschaltet durch die GTPase-Aktivität und die cAMP Konzentration würde sinken??Oder würde bis zur Erschöpfung Glykogen abgebaut?

Viele Grüße und vielen Dank schonmal im Vorraus.

jörg · Anmeldungsdatum: 12.12.2010 Beiträge: 2107 Wohnort: Bückeburg

Von den Phosphodiesterasen existieren mehrere Typen (11 glaube ich...), von denen 2 im Skelettmuskel aktiv sind. Von der einen existieren 3, von der anderen 4 Isoformen. Eine ist streng cAMP-spezifisch, die andere weist eine duale Spezifität für cAMP und cGMP auf. Aufgrund dieser Komplexität ist schwer anzunehmen, dass ein defektes Enzym nicht durch eine andere Isoform kompensiert bzw. substituiert werden kann.

Ferner sind die Phosphodiesterasen in viele verschiedene Signaltransduktionsprozesse eingebunden, von denen die Glukosebereitstellung nur einer ist. Ein kompletter Ausfall dieser Enzyme wäre nach meiner Einschätzung nicht mit dem Leben vereinbar. Da es jedoch für die cAMP-spezifischen Phosphodiesterasen im Skelettmuskel keine spezifischen Hemmstoffe gibt, sind die Konsequenzen lediglich durch Plausibilität erwägbar.

Betrachten wir deine Überlegungen aber als Gedankenexperiment, so setzen wir folgende Einschränkungen voraus (Wir können das tun, um gewisse Überlegungen anzustellen und zu prüfen, ob diese unter den vorgenommenen Einschränkungen plausibel erscheinen):
(1) Es existiere nur eine Phosphodiesterase
(2) Sie existiere ausschließlich im Skellett- und Herzmuskel
(3) Sie sei ausschließlich in den Signaltransduktionsweg eingebunden, der der Glukosebereitstellung aus Glykogen dient

Selbst unter diesen Einschränkungen sehe ich in deinen Überlegungen gravierende Schwächen:
(1) Du vergißt, dass das Glykogen nicht mehr erzeugt werden kann, wenn es ewig abgebaut wird, du gehst in deinen Überlegungen also von einem unendlichen Glykogenvorrat in der Skelettmuskulatur aus
(2) Du berücksichtigt nicht, dass der Glykogenvorrat der Skelettmuskulatur lediglich dem Eigenbedarf dient, der Effekt auf den Blutzuckerspiegel bliebe also aus.
(3) Du berücksichtigt nicht, dass neben der hormonellen Steuerung auch eine Steuerung des Signalweges über die Glukosekonzentration erfolgt (Überangebot an Glukose --> Aktivierung der Proteinphosphatase --> Dephosphorylierung der Glykogenphosphorylase --> Verhinderung der zusätzlichen Glukosefreisetzung aus Glykogen)
(4) Würde Glykogen überhaupt aufgebaut werden können, wenn u.U. schon in einem vorgeburtlichen Zustand ein cAMP-Überschuss vorhanden wäre?
(5) Wäre Muskelaufbau überhaupt möglich?
(6) Könnte das Herz arbeiten?
usw. usw......

Daneben gäbe es noch weitere Punkte anzuführen, da die Signaltransduktionsvorgänge im Körper häufig gewisse Stoffwechselaktivitäten aneinander koppeln (z.B. Kontraktion und Energiebereitstellung). Du siehst also, dass du dich hier in ein sehr komplexes Thema begeben hast, das mit deiner Argumentatsführung nicht zu behandeln ist, da es auf vielen verschiedenen Ebenen Gegenregulationen gibt.