Natriumkanal

Als Natriumkanäle werden in der Physiologie und Zellbiologie Ionenkanäle bezeichnet, die eine spezifische und mehr oder weniger selektive Leitfähigkeit für Natrium-Ionen aufweisen.

Wie andere Ionenkanäle können Natriumkanäle spannungsaktiviert oder nicht spannungsaktiviert sein. Derzeit sind neun verschiedene Subtypen spannungsaktivierter Natriumkanäle bekannt. Der gebräuchlichen Nomenklatur entsprechend werden sie als Na_v1.1 bis Na_v1.9 bezeichnet. Der Index v steht für voltage-activated (dt. spannungsaktiviert), die erste Ziffer kennzeichnet die Genfamilie (bisher nur eine bekannt), die zweite Ziffer steht für ein bekanntes Gen (zurzeit 1 bis 9, angeordnet in der Reihenfolge ihrer Entdeckung).

Besonders dicht sind spannungsaktivierte Natriumkanäle in elektrisch erregbaren Zellen exprimiert. Dort ist ihre Aktivierung verantwortlich für die Erzeugung von Aktionspotentialen. Unter physiologischen Bedingungen ist die elektrochemische Triebkraft für Natrium-Ionen so gerichtet, dass durch geöffnete Natriumkanäle Natrium-Ionen aus dem Extrazellularraum in die Zelle einströmen, etwa 10.000 pro ms pro Kanal. Die gleichzeitige Öffnung vieler spannungsaktivierter Natriumkanäle bei Erreichen der Potentialschwelle verstärkt durch den resultierenden Einwärtsstrom die Depolarisation, was zum schnellen Anstieg des Membranpotentials ("Aufstrich" genannt) führt. Der spannungsabhängige Natriumkanal verfügt über eine Inaktivierungsdomäne (sog. ball-and-chain-Mechanismus), die nach der Öffnung des Natriumkanals und dem Durchtritt von Natrium-Ionen diesen zeitlich versetzt (1–2 ms) in einen inaktiven Zustand überführt, in dem keine weiteren Natrium-Ionen durchtreten können. Die spannungsabhängige Domäne des Natriumkanals wird wiederum geschlossen und nach weiteren 2–5 ms öffnet auch die Inaktivierungsdomäne, wodurch der Kanal wieder in das Ruhepotential überführt wird, in dem er durch elektrische Reize erregbar ist.