Noack Th, Patejdl R Oscar Langendorff-Institut für Physiologie, Universitätsmedizin Rostock

Barium ist ein zweiwertiges Erdalkalimetall; es ist stabil und sowohl akute als auch chronische Exposition ist für den Menschen hochgiftig. Es ist in vielen Produkten enthalten und ist involviert in einer Reihe von industriellen Prozessen. Seine molekulare Wirkung liegt mindestens in der Wechselwirkung mit Plasmamembrankanälen.
Die beiden physiologisch vorkommenden zweiwertigen Ionen, Calcium und Magnesium haben dagegen spezifische Wirkorte und die Frage ist, inwieweit diese drei Typen von zweiwertigen Kationen miteinander in der glatten Muskulatur interagieren. Muskelstreifen aus Rattenaorta, Magenantrum und Fundus wurden mit konventioneller Organbad-Technik untersucht. Einzelzellelektrophysiologie wurde mit Patch-Clamp-Technik durchgeführt.
In einzelnen Zellen, in denen nur Kalziumkanäle untersucht wurden (Kaliumkanäle wurden von Cäsium-Ionen blockiert), reduzierten Magnesium-Ionen den nach innen gerichteten Strom im millimolaren Bereich. Bis 10 mM erhöhen Bariumionen den Einwärtsstrom deutlich, reduzieren aber die Dynamik des Stroms. In jenen Zellen, wo Kaliumkanäle nicht durch durch Cäsiumionen blockiert wurden, reduzierte Barium den Auswärtsstrom im Bereich zwischen 100 µM und 3 mM. Vor allem Kalzium abhängige Kaliumströme und Einwärts-Gleichrichter-Kaliumströme wurden stark gehemmt.
In Organbad Studien war die Wirkung von Barium am glatten Muskel biphasisch. Niedrige Konzentrationen von Barium (bis zu 1 mM) erhöhten die Kontraktionskraft und Kontraktionsamplituden. Höhere Konzentrationen (1 mM-10 mM) reduzierten löschten die Kontraktionen aus. Erhöhte Konzentrationen von Magnesium bis zu 3 mM in der Anwesenheit von niedrigen Bariumkonzentrationen normalisierte die Amplitude der Kontraktionen.
Es wird festgestellt, dass Barium das Membranpotential durch den Block von Kaliumkanälen depolarisiert. Diese Depolarisation erhöht die Öffnungswahrscheinlichkeit von Calciumkanälen. Durch einen Magnesium-Antagonismus zwischen Calcium und Magnesium kann der Kontraktionsstatus normalisiert werden. Der Anstieg des extrazellulären Magnesiums kann damit nützlich sein in der Behandlung von akuter Barium Vergiftung.